Ανάλυση κύκλου ζωής βιομηχανικής μονάδας παραγωγής μεθανόλης

Γεωργιόπουλος, Ανδρέας; Georgiopoulos, Andreas

dc.contributor.author	Γεωργιόπουλος, Ανδρέας	el
dc.contributor.author	Georgiopoulos, Andreas	en
dc.date.accessioned	2024-01-04T10:10:38Z
dc.date.available	2024-01-04T10:10:38Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58500
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26196
dc.rights	Default License
dc.subject	Ανάλυση κύκλου ζωής	el
dc.subject	Κυκλική οικονομία	el
dc.subject	Μεθανόλη	el
dc.subject	Εκτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων	el
dc.subject	Δέσμευση και χρήση CO2	el
dc.subject	Life cycle analysis	en
dc.subject	Circular economy	en
dc.subject	Methanol	en
dc.subject	Life cycle impact assessment	en
dc.subject	Sequestration and use of CO2	en
dc.title	Ανάλυση κύκλου ζωής βιομηχανικής μονάδας παραγωγής μεθανόλης	el
dc.title	Life cycle analysis of an industrial methanol production unit (Power-to-Methanol)	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανάλυση κύκλου ζωής	el
heal.classification	Life cycle analysis	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-01
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε η Ανάλυση Κύκλου Ζωής ενός συστήματος παραγωγής πράσινης μεθανόλης. Το σύστημα αυτό εξετάζεται στο πλαίσιο του προγράμματος GreenDEALCO2 το οποίο έχει ως στόχο την εύρεση βιώσιμων εναλλακτικών τρόπων χρησιμοποίησης των σταθμών που χρησιμοποιούν άνθρακα και είναι εκτός λειτουργίας ή κοντά στο τέλος ζωής τους. Ένας τέτοιος τρόπος είναι η παραγωγή πράσινων καυσίμων όπως η μεθανόλη. Στο σενάριο βάσης εξετάζεται η παραγωγή πράσινης μεθανόλης μέσω καταλυτικής υδρογόνωσης διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο δεσμεύεται από ηλεκτροπαραγωγό σταθμό βιομάζας ισχύος 375 MW. Ο σταθμός βρίσκεται στην Ελλάδα και δύναται να καλύψει μέρος της απαιτούμενης ενέργειας για την διαδικασία παραγωγής 206.5 t/h πράσινης μεθανόλης για 20 έτη, με την υπόλοιπη ενέργεια να προέρχεται από ΑΠΕ. Ο σταθμός βιομάζας θεωρείται ότι είναι πρώην λιγνιτικός σταθμός. Το απαιτούμενο υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης. Η ανάλυση εκτείνεται από την καταγραφή και επεξεργασία των πρώτων υλών, έως και τον καθαρισμό της μεθανόλης, ενώ εξετάζεται και η διαχείριση των αποβλήτων κατά την λειτουργία αλλά και μετά το τέλος ζωής της εγκατάστασης. Το σενάριο βάσης λόγω της κλίμακας του, κρίθηκε ανέφικτο για το έτος 2023, λόγω της τεράστιας δυναμικότητας παραγωγής και του μεγέθους των δύο ηλεκτρολυτών (1 GW έκαστος), ενώ σύμφωνα με τις προβλέψεις θα είναι δυνατόν να υλοποιηθεί το έτος 2050. Εξετάζονται δύο ακόμα μεγέθη παραγωγής για την εγκατάσταση αξιοποιώντας τον ίδιο σταθμό βιομάζας, στα σενάρια αυτά τα οποία δύνανται να πραγματοποιηθούν τα έτη 2030 και 2023 αντίστοιχα, η ισχύς της ηλεκτρόλυσης ανέρχεται στα 500 και 20 MW, με αντίστοιχες παραγωγές μεθανόλης 48 t/h και 1.8 t/h. Επίσης εξετάζονται διάφορα υποσενάρια, όπως η κάλυψη των αναγκών ενέργειας από διαφορετικές πηγές και η επίδραση της αξιοποίησης ή εκπομπής του οξυγόνου που παράγεται από την ηλεκτρόλυση. Επίσης καθώς το διοξείδιο του άνθρακα που δεσμεύεται από τα καυσαέρια του εργοστασίου βιομάζας είναι βιογενούς προελεύσεως δεν έχει αντίκτυπο στο περιβάλλον ως ρύπος, επομένως εξετάζονται δύο σενάρια, ένα για το οποίο η δέσμευσή του θεωρείται ότι έχει θετικό αντίκτυπο και ένα για το οποίο θεωρείται ότι έχει ουδέτερο. Τέλος πραγματοποιήθηκε μία ανάλυση ευαισθησίας. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης, παρατηρήθηκε μείωση του περιβαλλοντικού αντικτύπου με την κλιμάκωση της παραγωγής, ενώ το δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη για το σενάριο βάσης υπολογίστηκε ίσο με -1190 kg CO2-eq/ton MeOH. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την μελέτη είναι το SimaPro v.9.1.1, ο κατάλογος απογραφής καταστρώθηκε με την βάση δεδομένων Ecoinvent 3.8 και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις υπολογίστηκαν με την μέθοδο ReCiPe 2016. Από τις 18 κατηγορίες επιπτώσεων της μεθόδου «midpoint», αναλύθηκε επιπλέον το δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη (global warming potential). Ως λειτουργική μονάδα του συστήματος ορίστηκε ο 1 τόνος παραγόμενης μεθανόλης.	el
heal.abstract	In the present diploma thesis, a Life Cycle Analysis of a green methanol production system was conducted. The system is examined within the framework of the GreenDEALCO2 program, which aims to find sustainable alternative uses for coal-fired power plants that are either decommissioned or nearing the end of their operational life. One such alternative use is the production of green fuels such as methanol. In the baseline scenario, the production of green methanol is examined through catalytic hydrogenation of carbon dioxide, which is captured by a biomass power plant with a capacity of 375 MW. The power plant is located in Greece and is capable of supplying a portion of the required energy for the production process, which amounts to 206.5 t/h of green methanol over a period of 20 years, with the remaining energy sourced from renewable energy sources. The biomass power plant is considered to be a former lignite power plant. The required hydrogen is produced through electrolysis. The analysis covers the entire life cycle of the system, from the raw materials processing to methanol purification and also includes the management of waste during operation and after the end of the facility's life. The baseline scenario, due to its scale, was deemed unfeasible for the year 2023, primarily because of the enormous production capacity and the size of the two electrolyzers (1 GW each). However, according to projections, it is expected to be achievable by the year 2050. Two additional production scales are examined for the facility, utilizing the same biomass plant. In these scenarios, which could be implemented by the years 2030 and 2023 respectively, electrolysis power capacities of 500 MW and 20 MW are considered, resulting in methanol productions of 48 t/h and 1.8 t/h, respectively. Various sub-scenarios are also examined, including different energy supply sources and the impact of oxygen utilization or emission after electrolysis. Additionally, as the captured carbon dioxide from the biomass plant is considered to be of biogenic origin and does not pose an environmental pollutant, two scenarios are explored, one assuming a positive impact and one assuming a neutral impact from the capture. Finally a sensitivity analysis was conducted. According to the study results, a reduction in environmental impact was observed with the scaling up of production, while the global warming potential for the baseline scenario was calculated to be -1190 kg CO2-eq/ton MeOH. The software used for the study is SimaPro v.9.1.1, the inventory database was constructed using Ecoinvent 3.8, and the environmental impacts were calculated using the ReCiPe 2016 method. Among the 18 impact categories of the midpoint method, the global warming potential was additionally analyzed. The functional unit of the system was defined as one ton of produced methanol.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.advisorName	Karellas, Sotirios	en
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	154 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false