Συγκριτική ανάλυση υδροθερμικής ανθρακοποίησης βιομάζας με παράλληλη χρήση εξεργειακών και τεχνικό-οικονομικών κριτηρίων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία υπό την εποπτεία του κ. Αντώνη Κοκόση διαπραγματεύεται την εξεργοοικονομική ανάλυση ενός συστήματος υδροθερμικής ανθρακοποίσησης βιομάζας για την παραγωγή βιοάνθρακα, εντοπίζοντας τις μεγαλύτερες αναποτελεσματικότητες της διεργασίας, κοστολογώντας αυτές και προτείνοντας τη βέλτιστη σχέση κόστους- αποτελεσματικότητας. Μέρος της παρούσας διπλωματικής εργασίας εκπονήθηκε στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιου του Βερολίνου στο Βερολίνο της Γερμανίας. Η εργασία αυτή δεν θα είχε ολοκληρωθεί χωρίς την συμβολή πολλών, για τους οποίους αισθάνομαι υποχρέωση και επιθυμώ να ευχαριστήσω. Για την ανάθεση του θέματος και τις πολύτιμες υποδείξεις σε όλη την διάρκεια της προσπάθειας αυτής εκφράζω την ευγνωμοσύνη μου στον Καθηγητή Αντώνη Κοκόση. Για την περίοδο διαμονής μου στο Βερολίνο και το μέρος της δουλειάς που πραγματοποιήθηκε εκεί αισθάνομαι υποχρέωση να ευχαριστήστω τον καθήγητη George Tsatsaroni, την καθηγήτρια Tatjana Morozyuk και την υποψήφια διδάκτορα Berit Erlach. Η καθοδήγησή τους σε επιστημονικό επίπεδο, οι εμπειρίες που αποκόμισα αλλά και η εμπιστοσύνη και η εκτίμηση που μου έδειξαν, υπήρξαν για μένα ιδιαίτερα πολύτιμες.

Hydrothermal carbonisation (HTC) of biomass is one of the most promising processes for the production of biocoal, a high quality fuel with properties similar to coal. HTC as a method of biomass upgrading, opens up the field of potential feedstocks for char production to a range of non-traditional renewable and plentiful wet agricultural residues and municipal wastes. Process development is based on technical and economical aspects.

In the present Thesis an HTC plant is studied from the viewpoint of exergoeconomic analysis in order to localize the major inefficiencies in the system and optimize the economic performance of the plant. In this current work an exergy analysis is being performed, resulting in the calculation of exergetic variables, rate of exergy destruction, exergetic efficiency and exergy losses for each component of the process and for the overall system providing an insight to the major irreversibilities of the process that lead to thermodynamic inefficiencies within the system. Then an exergoeconomic evaluation is performed, calculating thermoeconomic values like the exergoeconomic factor ( ) and relative cost difference ( ) for each component and according to them cost effective improvements are suggested for the overall system.