Εφαρμογή αρχών αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας στο...

3-4 Φεβρουαρίου 2006 2ο Διεθνές Συνέδριο ΕΕΔΣΑ

Εφαρμογή αρχών αντίστροφης εφοδιαστικής Εφαρμογή αρχών αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας στο σύστημα διαχείρισης των αλυσίδας στο σύστημα διαχείρισης των

εναλλακτικών καυσίμωνεναλλακτικών καυσίμων

ΕΘΝ

ΙΚΟ

ΜΕΤ

ΣΟΒ

ΙΟ Π

ΟΛΥ

ΤΕΧΝ

ΕΙΟ

ΕΘΝ

ΙΚΟ

ΜΕΤ

ΣΟΒ

ΙΟ Π

ΟΛΥ

ΤΕΧΝ

ΕΙΟ

Τομέ

ας Β

ιομη

χανι

κής

Διο

ίκησ

ηςΤο

μέας

Βιο

μηχα

νική

ς Δ

ιοίκ

ησης

& Ε

πιχ

ειρη

σιακ

ής Έ

ρευν

ας&

Επ

ιχει

ρησι

ακής

Έρε

υνας

Σχολ

ή Μ

ηχαν

ολόγ

ων

Μηχ

ανικ

ών

Σχολ

ή Μ

ηχαν

ολόγ

ων

Μηχ

ανικ

ών

Καθ. Τατσιόπουλος H.

Δρ. Ρεντιζέλας A.

3ο Διεθνές Συνέδριο ΕΕΔΣΑ

Αντίστροφη εφοδιαστική

Δίκτυα ανακυκλώσεων

Αλλαγές προστιθέμενης αξίας στην εφοδιαστική αλυσίδα

A’ ΥλεςΠαραγωγήεξαρτημάτων Συναρμολόγηση Διανομή Πωλήσεις & Service

Εφοδιαστική αλυσίδα

Προστιθέμενηαξία

Βελτιωμένοservice

Συντομότερα κανάλιαχωρίς απόθεμα

Τεχνολογικέςεξελίζεις

Υψηλών προδιαγραφώνα’ ύλες

Επίδραση της αντίστροφης εφοδιαστικής

A’ ΥλεςΠαραγωγήεξαρτημάτων Συναρμολόγηση Διανομή Service

Εφοδιαστική αλυσίδα

Προστιθέμενηαξία

Ανακύκλωση

Αντίστροφη εφοδιαστική αλυσίδα βιομάζας & RDFΣυ

λλογ

ή γε

ωγραφ

ικά

διεσπ

αρμέ

νη

Φόρτω

ση/

προεπ

εξερ

γασί

αΜετ

αφορ

ά

Εκφόρ

τωση

/

χειρι

σμός

Αποθήκ

ευση

(μεσ

οπρό

θεσμ

η)

Μεταφ

ορά

Ενεργ

ειακή

αξιοπ

οίηση

Συλλ

ογή

γεωγρ

αφικά

διεσπ

αρμέ

νη

Μεταφ

ορά

Εκφόρ

τωση

σε Σ

ΜΑ/ χε

ιρισμ

ός

Αποθήκ

ευση

(βρα

χυπρό

θεσμ

η)

Μεταφ

ορά

Ενεργ

ειακή

αξιοπ

οίηση

Ανακύ

κλωση

/

παραγ

ωγή R

DFΜετ

αφορ

ά

Φόρτω

ση/

συμπ

ίεση

Επεξερ

γασία

Βασικά στάδια αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας

Βασικά στάδια αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας Αστικών Στερεών Απορριμμάτων & RDF

• RDF– Μπορεί να υποκαταστήσει συμβατικές πηγές ενέργειας (λιθάνθρακα,

πετρέλαιο κλπ.) σε διάφορες χρήσεις (π.χ. τσιμεντοβιομηχανία, ηλεκτροπαραγωγή)

– Κλάσμα του RDF αποτελείται από βιομάζα (~65 – 70%), οπότε μπορεί να θεωρηθεί ανανεώσιμο

– Η ενεργειακή αξιοποίηση RDF μπορεί να οδηγήσει σε έκδοση πράσινων πιστοποιητικών ή πίστωση δικαιωμάτων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου για το ανανεώσιμο κλάσμα του αύξηση εσόδων συστήματος

– Διάφορες μέθοδοι υπολογισμού κλάσματος βιομάζας στο RDF (CEN/TS 15440, CEN/TS 15747:2008 με άνθρακα C-14)

Το RDF ως εναλλακτικό καύσιμο

Διαχείριση ΑΣΑ (Πηγή: ITA)

Επιλογές ΜΒΕ

ΧΥΤΑ

ΑΣΑ ΑΣΑ

Προετοιμασία Προετοιμασία

Διαχωρισμός

Διαχωρισμός

Βιολογική Ξήρανση

IVC / AD

Βιοσταθερο-ποιημένα

προς ΧΥΤΑ

Εδαφο-βελτιωτικό

Ανακυ-κλώσιμα

RDF

Ανάλογα με την αγορά

Ανάλογα με την αγορά

Η Βιομάζα ως εναλλακτικό καύσιμο

• Διάφορα είδη βιομάζας– Ξυλεία, υπολείμματα υλοτομίας– Παραπροϊόντα-υπολείμματα αγροτικών διεργασιών– Βιομηχανικά απόβλητα: Σπορελαιουργεία, εκκοκκιστήρια βάμβακος– Ζωικής προέλευσης: ζωικά απόβλητα, υπολείμματα ζωικής παραγωγής

• Βιομάζα ανανεώσιμη πηγή ενέργειας;– Υπάρχουν εκπομπές ρύπων, ορισμένες φορές περισσότερες σε σχέση

με συμβατικά καύσιμα– Όμως απορρόφηση ποσότητας CO2 κατά την ανάπτυξη της βιομάζας– Ανανεώσιμη όταν κλείνει ο κύκλος σε μικρό χρονικό διάστημα (ως λίγες

δεκαετίες)– Συνήθως μικρότερες εκπομπές άλλων ρύπων (π.χ. SOx) σε σχέση με

συμβατικά καύσιμα– Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κάλυψη συγκεκριμένου ενεργειακού

φορτίου βάσης λόγω δυνατότητας προγραμματισμού παραγωγής

Εφοδιαστική αλυσίδα ΑΣΑ & Βιομάζας

• ΠΟΤΕ, θα πρέπει • ΠΟΙΕΣ ποσότητες ποιών υλικών,• ΠΟΥ και ΠΩΣ να συλλεγούν, να

επεξεργασθούν και να επαναχρησιμοποποιηθούν

• από ΠΟΙΟΝ • για να πραγματοποιηθούν τα δυνατά

οφέλη με το χαμηλότερο δυνατό κόστος

Προβλήματα προς επίλυση Σχεδιασμός δικτύου μεταφοράς και αποθήκευσης εναλλακτικού καυσίμου Η εύρεση της καλύτερης λύσης για το στόλο οχημάτων μεταφοράς του καυσίμου Η κατάστρωση ενός προγράμματος μεταφοράς με βάση το οδικό δίκτυο και τις

δυναμικότητες των οχημάτων. Η ανάλυση της γεωγραφικής διασποράς των πηγών καυσίμου και των πιθανών

πελατών ενέργειας (ηλεκτρική - θερμική). Ο υπολογισμός απόδοσης και κόστους της συλλογής -μεταφοράς και της

αποθήκευσης Η μελέτη του συστήματος για την εφαρμογή του δικτύου εφοδιαστικής, που

περιλαμβάνει θέματα όπως η κινητοποίηση και η εκπαίδευση των καταναλωτών ή των αγροτών (περίπτωση βιομάζας), η δημιουργία θέσεων εργασίας, ο συντονισμός των παικτών του συστήματος (καταναλωτές, ΟΤΑ, μονάδες επεξεργασίας ΑΣΑ, παραγωγοί ενέργειας, ΧΥΤΑ).

Παράγοντες Logistics από τη σκοπιά της επιχείρησης παραγωγής ενέργειας

• Ελεγχόμενη ροή καύσιμης α’ ύλης (demand-driven)• Μη ελεγχόμενη ροή (supply-driven)• Προβλεψιμότητα ροής α’ ύλης - πρόγνωση

» ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ• Χρόνος αρχής-τέλους ροής καυσίμων & δρομολόγηση• Ποσότητες καυσίμων & σύνθεση καυσίμων• Αποθέματα και αποθηκευτικούς χώρους• Δυναμικότητες μονάδων• Σχεδιασμός δικτύου αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας• Κόστος - οφέλη

Διαχείριση στερεών αστικών αποβλήτων στην Ε.Ε. (Πηγή: ITA)

Πρόβλεψη ποσοτήτων ΑΣΑ (Πηγή: ITA)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Έτος

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

ΑΣΑ Πρόβλεψη ΑΣΑ Μοναδιαία Παραγωγή Αποβλήτων

ΑΣΑ (kt) ΜΠΑ (kg/κατ/ημέρα)

Πρόβλεψη ποσοτήτων ΑΣΑ στην Αττική (Πηγή: ITA)

ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 2007 2012 2017 2022 2027 Παραγόμενα 2,121,170 2,410,855 2,690,792 2,905,462 3,033,412

Οργανικά 986,344 1,121,048 1,251,218 1,351,040 1,410,537 Χαρτί & χαρτόνι 497,202 565,104 630,722 681,040 711,032

Πλαστικά 229,086 260,372 290,606 313,790 327,609 Μέταλλα 79,332 90,166 100,636 108,664 113,450

Γυαλί 72,544 82,451 92,025 99,367 103,743 Υφάσματα, ξύλο, λάστιχο, δέρμα 90,150 102,461 114,359 123,482 128,920

Αδρανή 75,938 86,309 96,330 104,016 108,596 Διάφορα 90,574 102,944 114,897 124,063 129,527

Από τα οποία υλικά συσκευασίας 480,792 546,453 609,905 658,563 687,564 Προς επεξεργασία/ διάθεση 1,871,268 2,036,822 2,281,448 2,469,041 2,580,852

Οργανικά 986,344 1,121,048 1,251,218 1,351,040 1,410,537 Χαρτί & χαρτόνι 282,125 309,772 353,862 387,672 407,825

Πλαστικά 221,123 219,563 245,058 264,608 276,261 Μέταλλα 73,294 66,987 74,766 80,730 84,286

Γυαλί 52,134 28,207 31,482 33,994 35,491 Υφάσματα, ξύλο, λάστιχο, δέρμα 89,735 101,992 113,835 122,917 128,330

Αδρανή 75,938 86,309 96,330 104,016 108,596 Διάφορα 90,574 102,944 114,897 124,063 129,527

% ανακύκλωσης 11.8% 15.5% 15.2% 15.0% 14.9% % ανακύκλωσης υλικών συσκευασίας

Σύνολο υλικών 37.5% 55.7% 55.7% 55.7% 55.7% Γυαλί 32.1% 75.0% 75.1% 75.1% 75.1%

Χαρτί & χαρτόνι 71.2% 80.0% 80.1% 80.1% 80.1% Μέταλλα 14.8% 50.0% 50.0% 50.0% 50.0% Πλαστικά 5.0% 22.5% 22.5% 22.5% 22.5%

Λοιπά 3.2% 3.2% 3.2% 3.2% 3.2%

Δευτερογενή καύσιμα

• Δευτερογενή καύσιμα:

- Η σημερινή παραγωγή δευτερογενών καυσίμων (RDF/SRF) από τον ΕΣΔΚΝΑ στην περιοχή Αττικής ανέρχεται σε 110.000 τόννων/έτος και η διάθεση τους προβληματική με περαιτέρω όξυνση στο μέλλον από την λειτουργία άλλων παρόμοιων μονάδων

- Εχουν προκηρυχθεί νέες μονάδες στην Ημαθία και Σέρρες.

- Αναμένεται η παραγωγή επιπρόσθετων ποσοτήτων δευτερογενών καυσίμων με την αν/ση των Βιομ και Εμπορικών αποβλήτων (προωθείται η κατασκευή τριών παρόμοιων μονάδων στην περιοχή του Ν.Αττικής) και των υλικών συσκευασίας από την ΕΕΑΑ

Εξέλιξη προσφοράς αποβλήτων (Ολλανδία)

Δυναμικότητα εγκαταστάσεων καύσης απορριμμάτων (Ολλανδία)

Προσφορά & ζήτηση καυσίμων

Δαιακύμανση καύσιμης α΄ ύλης

Ιδιαιτερότητες αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας

Εποχικότητα• Ανάγκη χρήσης μεγάλων αποθηκευτικών

χώρων• Διατήρηση υψηλού αποθέματος βιομάζας• Μείωση ποιότητας βιομάζας με το χρόνο

– απώλεια υλικού• Χρήση μεγάλου αριθμού εργαζομένων και

εξοπλισμού στο κύκλωμα εφοδιαστικής

Χειρισμός υλικών μικρής πυκνότητας

• Αυξημένη ανάγκη αποθηκευτικών χώρων και δυνατότητας αύξησης πυκνότητας στα μέσα συλλογής

• Μειωμένη αποδοτικότητα και αυξημένο κόστος στα στάδια συλλογής, μεταφοράς και διαχείρισης

Ανάγκη για εξειδικευμένο εξοπλισμό

• Περίπλοκη εφοδιαστική αλυσίδα• Αδυναμία χρήσης του εξειδικευμένου

εξοπλισμού και σε άλλες εργασίες

ΒιομάζαςΌχι εποχικότητα

• Σχετικά σταθερές παραγόμενες ποσότητες στη διάρκεια του έτους

• Μικρή ανάγκη για διατήρηση αποθέματος ΑΣΑ / RDF (για εξασφάλιση λειτουργίας καταναλωτών RDF)

• Δυνατότητα υψηλού βαθμού αξιοποίησης εξοπλισμού και μόνιμης απασχόλησης πόρων

Χειρισμός υλικών μικρής πυκνότητας

• Ανάγκη δυνατότητας συμπίεσης στα μέσα συλλογής

• Μειωμένη αποδοτικότητα και αυξημένο κόστος στα στάδια συλλογής, μεταφοράς και διαχείρισης

Ανάγκη για εξειδικευμένο εξοπλισμό

• Περίπλοκη εφοδιαστική αλυσίδα• Αδυναμία χρήσης του εξειδικευμένου

εξοπλισμού και σε άλλες εργασίες

RDF

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ SRF ΣΤΗΝ ΤΣΙΜΕΝΤΟΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ

Τσιμεντοβιομηχανίες-Πλεονεκτήματα• To SRF είναι άμεσα αξιοποιήσιμο στην τσιμεντοβιομηχανία (εάν

βεβαίως, τηρεί τις απαιτούμενες προδιαγραφές) όπου υποκαθιστά ορυκτά καύσιμα (έως 75%)

• Η τέφρα του SRF ενσωματώνεται στο τελικό προϊόν• Ο χρόνος παραμονής δεν επιτρέπει το σχηματισμό διοξινών• Αποτελεί λύση μικρού κεφαλαιουχικού κόστους, καθώς

απαιτούνται επεμβάσεις/προσθήκες μικρής κλίμακαςΤσιμεντοβιομηχανίες-Μειονεκτήματα• Αδυναμία απορρόφησης της συνολικής παραχθεισόμενης

ποσότητας SRF

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ SRF ΣΕ ΑΥΤΟΝΟΜΟΥΣ ΣΤΑΘΜΟΥΣ

Πλεονεκτήματα• To SRF έχει υψηλό ποσοστό βιομάζας (>80%) και μπορεί να συν-

αξιοποιηθεί με αγροτική βιομάζα• Δυνατότητα επίτευξης (μέσω συμπαραγωγής) υψηλού ενεργειακού

βαθμού απόδοσης (>65%), οπότε ο σταθμός χαρακτηρίζεται ως μονάδα ανάκτησης

• Ώριμες τεχνολογίες για την αξιοποίηση του πιστοποιημένου SRF• Πολύ καλός έλεγχος αερίων ρυπαντών• Μικρή παραγωγή τέφρας (15-20%)

Μειονεκτήματα• Υψηλό κόστος επένδυσης (3.000 – 4.000 €/kW)• Εύρεση θερμικών χρηστών

Σημασία κόστους εφοδιαστικής

Επένδυση εργοστασίου

21%Λειτουργία

εργοστασίου 22%

Συλλογή -μεταφορά βιομάζας

21%

Επένδυση αποθηκών

9%

Κόστος διατήρησης αποθέματος

27%

Καταμερισμός Κόστους Βιομάζας

Εφαρμογή αρχών αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας

Ανάλυση κόστους σταδίων αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας

• Τρία σενάρια– Κλειστές αποθήκες με προξήρανση (WD)– Ανοιχτά στέγαστρα χωρίς προξήρανση (CND)– Αποθήκευση σε ανοιχτό χώρο με κάλυψη της βιομάζας (AS)

Logistics Cost

Scenario

WD CND AS

Purchasing & Loading (mill. € PV) 3,72 3,65 3,38

Transportation (mill. € PV) 0,32 0,31 0,28

Storage & Handling (mill. € PV) 5,35 4,58 3,76

Total logistics cost (mill. € PV) 9,39 8,54 7,42

% of WD scenario (Total) 100% 90,9% 79,0%

Επίδραση εποχικότητας στο απόθεμα βιομάζας

05.000

10.00015.00020.00025.00030.000

Απόθ

εμα

Βιο

μάζα

ς (m

3)

Απόθεμα Βιομάζας - Single Biomass

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep

Biom

ass

Inve

ntor

y (m

3)

WD CND AS

1 μονάδα των (20 MWel ) ή 4 των (5MWel).

• Δίκτυο συλλογής • Δίκτυο μεταφοράς - φόρτωσης - εκφόρτωσης • Αποθήκευση και διαχείριση αποθέματος .

Αγροκτήματα

Σενάρια 1,2 Συγκεντρωτική Δομή

Αντίστροφη εφοδιαστική

Δίπλα σ' αυτές τις μονάδες είναι επικολλημένες οι μόνιμες αποθήκες.

COBER (Cotton Biomass Energy Recovery)

Σκοπός: διερεύνηση των Διαχειριστικών, Οικονομικών και Περιβαλλοντικών θεμάτων που σχετίζονται με την ενεργειακή αξιοποίηση των υπολειμμάτων της βιομάζας της βαμβακιάς στη Θεσσαλία (κομμένα στελέχη).

Μεθοδολογική προσέγγιση:

Διερευνήθηκε η συγκεντρωτική δομή, δηλαδή λίγα (1-4) μεσαίου μεγέθους κεντρικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρισμού.

Στόχος η βέλτιστη αξιοποίηση υπάρχοντος δυναμικού βιομάζας

Τεχνολογία καύσης σε ρευστοποιημένη κλίνη

Εφαρμόστηκε η μέθοδος των επικολλημένων σε κάθε εργοστάσιο αποθηκών βιομάζας.

BioHPR (Biomass Heat-Pipe Reformers) Σενάρια 3,4

Αποκεντρωτική δομή

Προσωρινά κέντρα αποθήκευσης

Πολλές (250-1000) αποκεντρωμένες μονάδες των 30-200 KWel

Αγροκτήματα Σκοπός: διερεύνηση των Διαχειριστικών, Οικονομικών και Περιβαλλοντικών θεμάτων που σχετίζονται με την ενεργειακή αξιοποίηση των υπολειμμάτων της βιομάζας της βαμβακιάς στη Θεσσαλία (κομμένα στελέχη).

Μεθοδολογική προσέγγιση:

Διερευνήθηκε η αποκεντρωτική δομή, δηλαδή πολλές (250-1000) μονάδες συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θέρμανσης (CHP units) μικρού μεγέθους.

Στόχος η βέλτιστη αξιοποίηση υπάρχοντος δυναμικού βιομάζας

Τεχνολογία αλλοθερμικών αεριοποιητών

Εφαρμόστηκε η μέθοδος των περιφερειακών αποθηκευτικών κέντρων βιομάζας με κοινή τροφοδότηση πολλών ενεργειακών μονάδων.

Liftoff (Multi agricultural fuelled staged gasifier with dry gas cleaning)

Σκοπός: Παραγωγή ενέργειας τοπικά σε αγροτικές περιοχές χρησιμοποιώντας τοπικά υπάρχοντες τύπους βιομάζας σε μονάδες συμπαραγωγής μικρού ως μεσαίου μεγέθους, με χαμηλές εκπομπές και αυξημένο βαθμό απόδοσης

Μεθοδολογική προσέγγιση: • Συγκεντρωτική δομή• Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού – θερμότητας• Τεχνολογία αεριοποίησης• Εφαρμογές τηλεθέρμανσης• Αποθηκευτικοί χώροι επικολλημένοι σε εργοστάσιο συμπαραγωγής• Δυνατότητα χρήσης πολλαπλών ειδών βιομάζας, συμπεριλαμβανομένων

τύπων χαμηλής θερμογόνου ικανότητας • Κατασκευή πιλοτικής μονάδας 1,5 MWth

Συμπεράσματα

Οι αντίστροφες εφοδιαστικές αλυσίδες των ΑΣΑ/RDF και βιομάζας παρουσιάζουν πολλές ομοιότητες στη δομή τους

Σημαντικό τμήμα του συνολικού κόστους του συστήματος οφείλεται στα logistics

Κεντρικό πρόβλημα η πρόγνωση των διαθέσιμων ποσοτήτων

Υπάρχει σημαντικό περιθώριο μείωσης κόστους με βελτιστοποίηση της αντίστροφης εφοδιαστικής αλυσίδας RDF και βιομάζας

Η βασική διαφορά των αντίστροφων εφοδιαστικών αλυσίδων των ΑΣΑ/RDF και βιομάζας είναι η ύπαρξη εποχικότητας

Ευχαριστώ για την προσοχή σαςΕυχαριστώ για την προσοχή σας