Πρακτική ΕΣΠΑ στο εργαστήριο γεωργικής μηχανολογίας του ΓΠΑ Λιανός Παναγιώτης ΑΜ:Ζ 15688

Αντικείμενο 1 Πρακτική άσκηση στο εργαστήριο γεωργικής μηχανολογίας Παραγωγή βιοαερίου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Τι είναι το βιοαέριο Είναι μείγμα αερίων που παράγεται από μεθανική ζύμωση των οργανικών υλικών ή αλλιώς αναερόβια χώνευση. Περιέχει: Μεθάνιο CH 4 (έως 80%) Διοξείδιο του άνθρακα CO 2 (έως 45%) υδρόθειο H 2 S (έως 2%) ατμό νερού κεκορεσμένο (περίπου 29 g/m 3 στους 30 ο C και σε πίεση 1 atm) άλλα αέρια: υδρογόνο, άζωτο, αμμωνία ως ιχνοστοιχεία.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Η μείωση της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα. Η απολύμανση του περιβάλλοντος και η αντιμετώπιση των μολύνσεων. Η αύξηση των αποβλήτων κτηνοτροφικών μονάδων εξαιτίας της ζήτησης σε κρεοπαραγωγή και γαλακτοπαραγωγή. Η απόρριψη των προϊόντων σε υδάτινες ροές. Οι οσμές που δημιουργούνται από τα ζωικά απορρίμματα. Η παραγωγή λιπάσματος. Λόγοι παραγωγής βιοαερίου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Λόγοι αύξησης της χρήση του βιοαερίου Η υφιστάμενη οικονομική και περιβαλλοντική κρίση. Η ανατίμηση του πετρελαίου. Ο μεγάλος όγκος αποβλήτων που παράγουν οι αγροτικές μονάδες κατά τη λειτουργία τους.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Παραγωγή του βιοαερίου Το βιοαέριο παράγεται από ζωικά απόβλητα τα οποία τροφοδοτούνται σε ειδικούς κλειστούς χώρους, τους χωνευτήρες. Στους χώρους αυτούς, τα απόβλητα (βιομάζα) αποσυντίθενται από μικροοργανισμούς σε αναερόβιες συνθήκες και σε κατάσταση σκότους. Ακολούθως, τα προϊόντα της αποσύνθεσης μεταβολίζονται από μεθανογενή βακτήρια σε μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Διεργασία ζύμωσης Αερόβια ή αναερόβια διεργασία ανάπτυξης μικροβιακών κυττάρων για την παραγωγή προϊόντων κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Ορισμοί Σχέση Ξηρού / Ορυκτού Υλικού Χημική ζήτηση οξυγόνου (COD) Βιολογική ζήτηση οξυγόνου (ΒOD 5 ) Σχέση COD/BOD 5

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Σχέση Ξηρού / Ορυκτού Υλικού Η μόλυνση ενός αποβλήτου χαρακτηρίζεται από τη φύση και την ποσότητα του οργανικού υλικού που βρίσκεται σε αυτό. Το οργανικό υλικό ισούται με το ξηρό υλικό ελαττωμένο κατά το ορυκτό υλικό που προκύπτει ύστερα από ξήρανση σε φούρνο στους 600 ο C.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Χημική ζήτηση οξυγόνου (COD) Η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για να οξειδωθεί όλο το οργανικό και ορυκτό υλικό μέσω χημικής μεθόδου Μονάδα μέτρησης: mg/L ή g/L

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την υποβάθμιση του οργανικού υλικού με βιολογικό τρόπο στους 20 ο C. Για εκροές χαμηλού φορτίου(όχι για εκροές πτηνοτροφείων). Επειδή η εφαρμογή της στην πράξη πραγματοποιείται σε 5 μέρες, προκύπτει ο δείκτης 5 στο BOD. Μονάδα μέτρησης: mg/L ή g/L Βιολογική ζήτηση οξυγόνου (ΒOD 5 )

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Χαρακτηρίζει τη βιοαποβάθμηση του υλικού μόλυνσης. Όσο πιο μικρή είναι αυτή η σχέση τόσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία σε βιοαποβαθμίσιμο υλικό. Ο λόγος αυτός είναι πάντα μεγαλύτερος από τη μονάδα. ΚΛΙΜΑΚΑ 2-3 για προϊόντα εύκολα βιοαποβαθμίσιμα 3-6 για λιγότερα βιοαποβαθμίσιμα >6 για δύσκολα βιοαποβαθμίσιμα. Σχέση COD/BOD 5

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Άποψη του εσωτερικού του χωνευτήρα όπου πραγματοποιείται η ζύμωση. Στο κάτω μέρος διακρίνονται οι σωλήνες θέρμανσης Πηγή:

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Διαδικασία μεθανικής ζύμωσης Ορισμός: Συλλογή οργανικών υλικών με υψηλή υγρασία και μετασχηματισμός αυτού μέσω βιολογικής επεξεργασίας (μεθανική ζύμωση). Μέθοδοι ζύμωσης: 1.Η συνεχής μέθοδος 2.Η διακεκομμένη μέθοδος

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Φάσεις: 1.υδρόλυση (οργανικά υλικά) 2.αλκοολογένεση (οργανικά υδρογονομένα υλικά, μόρια πιο μικρά) 3.Μεθανογέννηση (λιπαρά οξέα,βιοαέριο και μικροβιακή βιομάζα)

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Προϋποθέσεις για την πραγματοποίηση της ζύμωσης (1) PH ζωικών απορρίψεων: 7-7,5 Θερμοκρασία: επιδρά στη ταχύτητα μεθανοποίησης και στην ποσοστιαία αναλογία της χώνευσης των οργανικών υλικών. Και τα δύο αυξάνονται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Η μεθανική ζύμωση είναι ανεπαρκώς εξώθερμη, για τον λόγο αυτό ο χωνευτήρας πρέπει να βρίσκεται σε κατάλληλη θερμοκρασία και ειδικά όταν αναφερόμαστε σε ψυχρά κλίματα. Επιβάλλεται η εφαρμογή καλής μόνωσης και θέρμανσης. Τα προϊόντα πρέπει να φέρουν τη θερμοκρασία χώνευσης ( C),πριν την εισαγωγή τους στο χωνευτήρα, για το λόγο αυτό μας ενδιαφέρει να ανακτούμε τη θερμότητα των απορροών (μέσω εναλλάκτη θερμότητας). Προϋποθέσεις για την πραγματοποίηση της ζύμωσης (2)

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Χωνευτήρας Πηγή:

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Οι χωνευτήρες διακρίνονται σε: Χωνευτήρες, όπου τα διαχωριζόμενα προϊόντα είναι διαδοχικά αερόβια και μετά αναερόβια Χωνευτήρες, όπου τα διεργαζόμενα προϊόντα είναι σταθερά αναερόβια. Είδη χωνευτήρων

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Όγκος χωνευτήρων Για χωνευτήρες συνεχούς τροφοδότησης: Εξαρτάται από τους όρους χώνευσης και τους σκοπούς που επιδιώκουμε. Για χωνευτήρες διακεκομμένης τροφοδότησης: Εξαρτάται από τον όγκο του υποκειμένου που θέλουμε να χωνέψουμε και από τον χρόνο χώνευσης.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Χρόνος παραμονής εντός του χωνευτήρα Ο χρόνος παραμονής του διεργαζόμενου μέσου στον χωνευτήρα εκφράζεται σε ημέρες και ονομάζεται χρόνος υδραυλικής κράτησης. Η σχέση που το εκφράζει είναι: Ωφέλιμος Όγκος Χωνευτήρα / Ημερήσιος Προσαγόμενος Όγκος

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Θέρμανση Χωνευτήρα Mε ζεστό νερό: 1.Εναλλάκτης που τοποθετείται μέσα στον ζυμωτή. 2.Χιτώνιο νερού που περιβάλλει τον χωνευτήρα μέσα από το μονωτικό. 3.Εξωτερικός εναλλάκτης στο κύκλωμα θρυμματισμού (προτιμάται). Θέρμανση κατ’ ευθείαν των απορριμμάτων με κυκλοφορία σε ένα λέβητα είναι σπάνια και επικίνδυνη.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Καθαρισμός βιοαερίου Ο καθαρισμός του βιοαερίου έγκειται στο να απαλλαγεί από όλα τα αέρια εκτός του μεθανίου. Το κέρδος είναι πολλαπλό, γιατί: 1.καταργεί τη τοξικότητα και την άσχημη μυρωδιά του H 2 S 2.καταργεί το διαβρωτικό έργο που οφείλεται στο H 2 S και το CO 2 +H 2 O 3.καταργεί τους κινδύνους που οφείλονται στο νερό (ιδιαίτερα όταν σχηματίζεται πάγος) 4.καταργεί τα ανώφελα κατάλοιπα που αποτελούνται από CO 2.Τελικά παραλαμβάνουμε αέριο με σταθερά χαρακτηριστικά.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Τρόποι καθαρισμού Βιοαερίου Καθαρισμός του H 2 S με σίδηρο ή οξείδιο του σιδήρου Καθαρισμός του CO 2 και του H 2 S με ανατάραξη του αερίου μέσα στο νερό Καθαρισμός του CO 2 με ασβέστη. Πηγή:

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Αποθήκευση βιοαερίου (1) Εξαρτάται από την πίεση αποθήκευσης. Αποθήκευση με χαμηλή πίεση Χρησιμοποιούνται είτε αεριοφυλάκια, εύκαμπτα σε πίεση mb ή αεριοφυλάκια κώδωνος (με αέρα ή με νερό) σε πίεση 50 mb. Αποθήκευση σε κάδο μέσης πίεσης Πραγματοποιείται αποθήκευση του αερίου σε χαλύβδινους κάδους σε πίεση 5 bar.

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Αποθήκευση με υψηλή πίεση Πραγματοποιείται σε φιάλες των 200 bar και χρησιμοποιούνται για την τροφοδότηση οχημάτων με βιοαέριο. Πηγή: Αποθήκευση βιοαερίου (2)

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Κατανάλωση βιοαερίου Καύση του βιοαερίου για θέρμανση, σε επιτοίχιες θερμάστρες, κλασσικές χυτές θερμάστρες, θερμαντήρες αερίου κ.α. Χρήση του βιοαερίου σε κινητήρα για την παραγωγή ισχύος. Σε μονάδες συμπαραγωγής για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού (ενδείκνυται).

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Παραγωγή βιοαερίου για συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Πειραματική διάταξη υπολογισμού του όγκου του παραγόμενου βιοαερίου Δοχείο τροφοδότησης αποβλήτων (χωνευτήρας) Χώρος συγκέντρωσης βιοαερίου Δοχείο νερού Σωλήνας μεταφοράς παραγόμενου βιοαερίου στο δοχείου νερού Έξοδος νερού

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Πειραματική διάταξη υπολογισμού του όγκου του παραγόμενου βιοαερίου Ογκομέτρηση χωνεμένων αποβλήτων Είσοδος αποβλήτων Θέρμανση χωνευτήρα

Αντικείμενο 2 Πρακτική άσκηση στο εργαστήριο γεωργικής μηχανολογίας Πειραματική δοκιμή διαρκείας ηλιελαίου ως καύσιμο σε κινητήρα ανάφλεξης συμπίεσης γεωργικού ελκυστήρα

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Μεθοδολογία 1.Προθέρμανση κινητήρα με πετρέλαιο 2.Αλλαγή του καυσίμου σε πειραματικό μείγμα (πετρέλαιο/ ηλιέλαιο = 30/70 κ.ο.) 3.Συνεχής λειτουργία του κινητήρα για 42h. 4.Διενεργήθηκαν οι εξής μετρήσεις: Ροπή Ισχύς Κατανάλωση καυσίμου Καυσαέρια (CO 2, NO x )

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Προθέρμανση Κινητήρα Επιλογή Καυσίμου ΟΟΣΑ Κώδικας 2 ΟΟΣΑ Κώδικας 2 Ροπή Ωριαία Κατανάλωση Καυσίμου NO x CO 2 92 o C Ισχύς Θερμική Απόδοση Ειδική Κατανάλωση καυσίμου Διόρθωση βάσει Τ, Ρ

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Ρύθμιση κινητήρα στον επιλεγμένο συνδυασμό Πλήρης Συντήρηση Καθαρισμός Εγχυτήρων Δημιουργία 750 kg μίγματος 70/30 Ρύθμιση κινητήρα στο 75% του μέγιστου φορτίου Σταθεροποίηση παραμέτρων Αποφόρτιση Λειτουργία για 30 min με πετρέλαιο κίνησης Καταγραφή παραμέτρων ανά ώρα για 42 h

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Διαγραμματική απεικόνιση πειραματικής διάταξης 1 – Υδραυλικό Δυναμόμετρο 2 – Κινητήρας 3 – Αναλυτής Καυσαερίων 4 – Φίλτρο Αέρος 5 – Αντλία Καυσίμου 6 – Μετρητής Κατανάλωσης Καυσίμου 7 – Δοχείο Καυσίμου Πετρελαίου 8 – Δοχείο Εναλλακτικού Καυσίμου 9 – Αισθητήρας μέτρησης ροής αέρα 10 – Αισθητήρας θερμοκρασίας ελαίου λίπανσης κινητήρα 11 – Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσαερίων 12 – Μετρητής ταχύτητας περιστροφής κινητήρα

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Πειραματική διάταξη στο εργαστήριο Υδραυλικό δυναμόμετρο Κινητήρας πειράματος

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Υπολογιστής ελέγχου δυναμομέτρου ρυθμιστής φορτίου διακόπτης και θερμόμετρο υγρού ψύξης κινητήρα καταγραφέας σήματος δυναμοκυψέλης μοχλός ενεργοποίησης γκαζιού στροφόμετρο αναλογική ένδειξη φορτίου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Προθερμαντήρας Φυτικού Ελαίου Προθέρμανση του μείγματος καυσίμου σε θερμοκρασία ο C, για μείωση του ιξώδους του, μέσω εναλλάκτη θερμότητας. Είσοδος Καυσίμου Έξοδος Καυσίμου Είσοδος Ψυκτικού Υγρού Έξοδος Ψυκτικού Υγρού Εναλλακτικό Καύσιμο Κινητήρας

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Μέτρηση ροπής-ισχύος Μέτρηση από την απόληξη του άξονα του υδραυλικού δυναμομέτρου Οπτικό ταχόμετρο

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Μέτρηση κατανάλωσης καυσίμου Μέτρηση βάρους καυσίμου Υπολογισμός κατανάλωσης καυσίμου από τη διάταξη με τη βοήθεια χρονομέτρου Μετρητική διάταξη καυσίμου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Τροφοδότηση κινητήρα με πειραματικό καύσιμο Εισαγωγή καυσίμου στη μετρητική διάταξη Παρασκευή πειραματικού καυσίμου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Έλεγχος ομαλής λειτουργίας του κινητήρα Θερμοζεύγος Ροόμετρο Μεταδότης Πίεσης Καταγραφείς δεδομένων

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Μέτρηση καυσαερίων Αναλυτής ΚαυσαερίωνΣωλήνας Δειγματοληψίας

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ (1) H θερμοκρασία ψυκτικού μέσου, λιπαντικού ελαίου και καυσαερίων δεν είχε σημαντικές αλλαγές, παρά μόνο κατά τις πρώτες 7 h Η ροπή, η ισχύς, η θερμική απόδοση και η BSFC στα ίδια επίπεδα χωρίς στατιστικά σημαντικές αλλαγές Τάση αύξησης των ΝΟ x με στατιστική σημαντικότητα CO 2 στα ίδια επίπεδα χωρίς στατιστικά σημαντικές αλλαγές

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ (2) Το προφίλτρο και τα δύο φίλτρα χαρτιού του κινητήρα δεν έδειξαν σημαντικό φράξιμο Σημαντικές αποθέσεις στους εγχυτήρες Όχι επίδραση στο ιξώδες του λιπαντικού ελαίου

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group Βιβλιογραφία Βιοαέρια και ενέργεια από βιομάζα, Π. Χαρώνης 1989, εκδ. ΙΩΝ Planning and installing bioenergy systems, published by James & James 2005 Πειραματική διερεύνηση της χρήσης φυτικών ελαίων ως καύσιμα σε κινητήρα ανάφλεξης συμπίεσης γεωργικού ελκυστήρα, διδακτορική διατριβή Αθανάσιου Μπαλαφούτη,2012

AGRICULTURAL UNIVERSITY OF ATHENS IERA ODOS 75, ATHENS 11855, GREECE Renewable Energy Group ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ