Aleš Štumpf
OPTIMIZACIJA KOGENERACIJSKIH ENOT V BIOPLINARNI
Magistrsko delo
Maribor, junij 2014
OPTIMIZACIJA KOGENERACIJSKIH ENOT V BIOPLINARNI
Magistrsko delo študijskega programa II. stopnje
Študent: Aleš Štumpf
Študijski program: magistrski študijski program II. stopnje Kemijska
tehnika
Predvideni strokovni naslov: magister inženir kemijske tehnike
Mentor: doc. dr. Anita Kovač Kralj
Komentor: izr. prof. dr. Darko Goričanec
Delovni mentor: univ. dipl. inž. agr. Matjaž Durič
Maribor, junij 2014
STROGO ZAUPNO!
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
I
IZJAVA
Izjavljam, da sem magistrsko delo izdelal/a sam/a, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledal/a sem literaturo s področja magistrskega dela po naslednjih geslih:
Vir: Web of Knowledge (apps.isiknowledge.com)
Gesla: Število referenc
biogas 3
cogeneration 5
Vir: COBIB-COBISS (http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?ukaz=getid)
Gesla: Število referenc
bioplin 4
kogeneracija 3
Skupno število pregledanih člankov: 8
Skupno število pregledanih knjig: 7
Maribor, junij 2014 Aleš Štumpf
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
II
ZAHVALA
Za strokovno pomoč in svetovanje pri nastajanju magistrskega dela se zahvaljujem mentorici doc. dr. Aniti Kovač Kralj. Prav tako se zahvaljujem somentorju izr. prof. dr. Darku Goričancu ter Matjažu Duriču–direktorju Panvite Ekoteh d.o.o., ker mi je omogočil študij in izvedbo magistrskega dela.
Posebna zahvala gre staršem ter mojemu dekletu Polonci, ki so mi ves čas študija stali ob strani, me podpirali in spodbujali.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
III
OPTIMIZACIJA KOGENERACIJSKIH ENOT V BIOPLINARNI
Povzetek
V okviru magistrskega dela smo naredili raziskavo optimalno izbiro kombinacije kogeneracij za podjetje Panvita Ekoteh d.o.o.
Družba se ukvarja s proizvodnjo bioplina iz gnojevke, stranskih živalskih odpadkov 2. in 3. kategorije, biorazgradljivih kuhinjskih odpadkov ter koruzne silaže. Nastali bioplin se vodi na dve kogeneraciji. Kogeneracijski sistem tvorita dva plinska motorja na notranje izgorevanje po 625 kW in 835 kW električne moči. Ker pa je življenjska doba kogeneracije 60 000 delovnih ur, bo treba v družbi Panvita Ekoteh d.o.o. še letos zamenjati kogeneracijski sistem, zato želimo poiskati optimalno rešitev med različnimi kogeneracijami. S pomočjo matematičnega programa GAMS bomo poiskali optimalno rešitev med različnimi kogeneracijami.
Rezultati so pokazali, da na izbiro kogeneracij največ vpliva količina silaže in izplen bioplina.
Ključne besede: GAMS, bioplin, kogeneracija, GE Jenbacher, Panvita Ekoteh d.o.o.
UDK: 662.767.2(043.2)
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
IV
OPTIMIZATION OF COGENERATION UNITS DURING A BIOGAS PLANT
Abstract
For the purpose of this Master’s thesis we made research on optimal choice of combination of cogeneration for Panvita Ekoteh Ltd. company.
The company is engaged in production of biogas made of slurry, 2nd and 3rd category side food waste, biodegradable kitchen waste and corn silage. The resulting biogas is kept in two cogenerations. Cogeneration system consist of two gas internal combustion engine at 625 kW and 835 kW of electrical power. However, since the lifespan of cogeneration is 60 000 hours of work, the company of Panvita Ekoteh Ltd. will have to replace the cogeneration system this year. Using mathematical programme GAMS we will find optimal solution among various cogenerations.
The results showed that amount of silage and biogas yield has influenced the choice of cogeneration the most.
Key words: GAMS, biogas, cogeneration, GE Jenbacher, Panvita Ekoteh d.o.o.
UDK: 662.767.2(043.2)
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
V
Kazalo
1 Uvod ................................................................................................................................ 1 1.1 Namen, hipoteze in cilji ........................................................................................... 1
2 Teoretični del ................................................................................................................... 2 2.1 Bioplin ...................................................................................................................... 2 2.2 Kemijska sestava bioplina ........................................................................................ 2 2.3 Zdravju škodljivi plini .............................................................................................. 3 2.4 Kurilna vrednost metana .......................................................................................... 4 2.5 Nastanek bioplina .................................................................................................... 5 2.6 Stopnje nastanka bioplina ....................................................................................... 5
2.6.1 Hidroliza ........................................................................................................... 5 2.6.2 Acidogeneza ..................................................................................................... 6 2.6.3 Acetogeneza ...................................................................................................... 6 2.6.4 Metanogeneza ................................................................................................... 7
2.7 Kogeneracija ........................................................................................................... 8 2.8 Predstavitev plinskega motorja ................................................................................ 9
2.8.1 Plinski motor ..................................................................................................... 9 2.8.2 Leanox regulator ............................................................................................... 9 2.8.3 Skice plinskega motorja Jenbacher ................................................................. 10
2.9 Kvalificirana proizvodnja električne energije ........................................................ 15 2.9.1 Status kvalificiranega proizvajalca ................................................................. 15 2.9.2 Veljavnost statusa kvalificiranega proizvajalca .............................................. 16
2.10 Energija iz obnovljivih virov in soproizvodnje ...................................................... 16 2.10.1 Postopek pridobitve podpore .......................................................................... 16
3 Predstavitev podjetja ..................................................................................................... 18 3.1 Bioplinarna Nemščak ............................................................................................ 18 3.2 Vrste in količine biološko razgradljivih odpadkov ................................................ 20
3.2.1 Surova gnojevka ............................................................................................. 20 3.2.2 Mulj iz drugih čistilnih naprav ....................................................................... 20 3.2.3 Stranski živalski proizvod ............................................................................... 20 3.2.4 Organski kuhinjski odpadki ............................................................................ 22
3.3 Podatki o obratovanju naprave ............................................................................... 23 3.3.1 Obratovalni čas naprave ................................................................................. 23 3.3.2 Postopek sprejema in sterilizacije ŽSP (živalski stranski proizvodi) ............. 23 3.3.3 Postopek sprejema in prečrpavanja gnojevke ................................................. 24 3.3.4 Postopek ravnanja s koruzno silažo ................................................................ 24 3.3.5 Postopek pridobivanja bioplina ...................................................................... 25 3.3.6 Postopek ravnanja z bioplinom ....................................................................... 25 3.3.7 Postopek ravnanja z odpadno goščo ............................................................... 25 3.3.8 Postopek ravnanja z odpadno vodo ................................................................ 26
4 Metode dela ................................................................................................................... 27 4.1 Računalniški program GAMS (General Algebraic Modeling System) ................. 27
4.1.1 Kratek opis programa ..................................................................................... 27 4.1.2 Organiziranost programa GAMS: .................................................................. 28
4.2 Matematični model ................................................................................................ 29 4.3 Uporabljene enačbe za matematični model ........................................................... 33
4.3.1 Primer izračuna za kogeneracijo v kombinaciji A in B .................................. 33 5 Eksperimentalni del ....................................................................................................... 40
5.1 Rezultati pri ceni silaže 40 €/t ................................................................................ 40 5.2 Rezultati pri ceni silaže 45 €/t ................................................................................ 54
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
VI
5.3 Rezultati pri ceni silaže 50 €/t ................................................................................ 58 5.4 Rezultati pri ceni silaže 55 €/t ................................................................................ 61 5.5 Rezultati pri ceni silaže 60 €/t ................................................................................ 63 5.6 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 40 €/t .......................................... 64 5.7 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 30 €/t .......................................... 70 5.8 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 35 €/t .......................................... 74 5.9 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 45 €/t .......................................... 77
6 Rezultati in diskusija ...................................................................................................... 78 6.1 Rešitve pri ceni silaže 40 €/t ................................................................................... 78 6.2 Rešitve pri ceni silaže 45 €/t ................................................................................... 79 6.3 Rešitve pri ceni silaže 50 €/t ................................................................................... 80 6.4 Rešitve pri ceni silaže 55 €/t ................................................................................... 81 6.5 Rešitve pri ceni silaže 60 €/t ................................................................................... 82 6.6 Rešitve pri ceni 30 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže ........................................... 83 6.7 Rešitve pri ceni 35 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže ........................................... 84 6.8 Rešitve pri ceni 40 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže ........................................... 85 6.9 Rešitve pri ceni 45 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže ........................................... 85
7 Zaključek ....................................................................................................................... 86 8 Literatura ........................................................................................................................ 87 9 Priloge ............................................................................................................................ 88
9.1 Priloga 1: Matematični model programa GAMS, pri vhodnih podatkih 55 t silaže in ceni 40 €/t. ..................................................................................................................... 88 9.2 Priloga 2: Rešitve matematičnega programa GAMS, pri vhodnih podatkih 55 t silaže in ceni 40 €/t. ........................................................................................................... 99
10 Življenjepis ............................................................................................................... 102
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
VII
Seznam tabel
Tabela 2-1: Kemijska sestava bioplina. .................................................................................. 2
Tabela 2-2: Toksični učinki H2S ............................................................................................. 3
Tabela 2-3: Kurilna vrednost bioplina. ................................................................................... 4
Tabela 2-4: Produkti razgradnje. ............................................................................................ 5
Tabela 2-5: Produkti razgradnje. ............................................................................................ 6
Tabela 2-6: Produkti razgradnje. ............................................................................................ 6
Tabela 2-7: Reakcije. .............................................................................................................. 6
Tabela 2-8: Reakcije. .............................................................................................................. 7
Tabela 3-1: Klasifikacija odpadkov. ..................................................................................... 21
Tabela 4-1: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 312 GS-B.L. .......................................... 30
Tabela 4-2: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 316 GS-B.L. .......................................... 31
Tabela 4-3: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 412 GS-B.L. .......................................... 31
Tabela 4-4: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 416 GS-B.L. .......................................... 32
Tabela 4-5: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 420 GS-B.L. .......................................... 32
Tabela 5-1: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 40 €/t. .......................... 40
Tabela 5-2: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. 41
Tabela 5-3: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 40 €/t. .......................... 42
Tabela 5-4: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. 43
Tabela 5-5: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 40 €/t. .......................... 44
Tabela 5-6: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. 45
Tabela 5-7: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 40 €/t. .......................... 46
Tabela 5-8: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. 47
Tabela 5-9: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 40 €/t. .......................... 48
Tabela 5-10: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. .............................................................................................................................................. 49
Tabela 5-11: Ekonomska analiza pri količini silaže 45 t/dan in ceni 40 €/t. ........................ 50
Tabela 5-12: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. .............................................................................................................................................. 51
Tabela 5-13: Ekonomska analiza pri količini silaže 40 t/dan in ceni 40 €/t. ........................ 52
Tabela 5-14: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. .............................................................................................................................................. 53
Tabela 5-15: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 54
Tabela 5-16: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 54
Tabela 5-17: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 55
Tabela 5-18: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 55
Tabela 5-19: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 56
Tabela 5-20: Ekonomska analiza pri količini silaže 45 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 56
Tabela 5-21: Ekonomska analiza pri količini silaže 40 t/dan in ceni 45 €/t. ........................ 57
Tabela 5-22: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 50 €/t. ........................ 58
Tabela 5-23: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 50 €/t. ........................ 58
Tabela 5-24: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 50 €/t. ........................ 59
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
VIII
Tabela 5-25: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 50 €/t. ........................ 59
Tabela 5-26: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 50 €/t. ........................ 60
Tabela 5-27: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 55 €/t. ........................ 61
Tabela 5-28: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 55 €/t. ........................ 61
Tabela 5-29: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 55 €/t. ........................ 62
Tabela 5-30: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 60 €/t. ........................ 63
Tabela 5-31: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 40 €/t. ............ 64
Tabela 5-32: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. ............................................................................................................................................... 65
Tabela 5-33: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 40 €/t. ............ 66
Tabela 5-34: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. ............................................................................................................................................... 67
Tabela 5-35: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 40 €/t. ............ 68
Tabela 5-36: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije. ............................................................................................................................................... 69
Tabela 5-37: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 70
Tabela 5-38: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 70
Tabela 5-39: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 71
Tabela 5-40: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 55 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 71
Tabela 5-41: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 50 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 72
Tabela 5-42: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 45 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 72
Tabela 5-43: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 40 t/dan in ceni 30 €/t. ............ 73
Tabela 5-44: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 74
Tabela 5-45: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 74
Tabela 5-46: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 75
Tabela 5-47: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 55 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 75
Tabela 5-48: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 50 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 76
Tabela 5-49: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 45 t/dan in ceni 35 €/t. ............ 76
Tabela 5-50: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 45 €/t. ............ 77
Tabela 6-1: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 40 €/t. .............................. 78
Tabela 6-2: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 40 €/t. ..... 78
Tabela 6-3: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 45 €/t. .............................. 79
Tabela 6-4: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 45 €/t. ..... 79
Tabela 6-5: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 50 €/t. .............................. 80
Tabela 6-6: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 50 €/t. ..... 80
Tabela 6-7: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 55 €/t. .............................. 81
Tabela 6-8: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 55 €/t. ..... 81
Tabela 6-9: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 60 €/t. .............................. 82
Tabela 6-10: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 60 €/t. ... 82
Tabela 6-11: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 30 €/t.. 83
Tabela 6-12: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne silaže 30 €/t. .......................................................................................................................... 83
Tabela 6-13: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 35 €/t.. 84
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
IX
Tabela 6-14: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne silaže 35 €/t. .......................................................................................................................... 84
Tabela 6-15: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 40 €/t. 85
Tabela 6-16: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne silaže 40 €/t. .......................................................................................................................... 85
Tabela 6-17: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 45 €/t. 85
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
X
Seznam slik
Slika 2-1: Meje eksplozivnosti metana. ................................................................................. 3
Slika 2-2: Poenostavljeni diagram procesa anaerobne fermentacije (Lee, 2003). ................. 7
Slika 2-3: Prikaz kogeneracije. .............................................................................................. 8
Slika 2-4: Pomen posameznih črk na skicah plinskega motorja. ......................................... 10
Slika 2-5: Plinski motor Jenbacher. ..................................................................................... 11
Slika 2-6: Plinski motor Jenbacher. ..................................................................................... 12
Slika 2-7: Plinski motor Jenbacher. ..................................................................................... 13
Slika 2-8: Plinski motor Jenbacher. ..................................................................................... 14
Slika 3-1: Objekti bioplinarne Nemščak. ............................................................................. 19
Slika 3-2: Poenostavljena shema Bioplinarne Nemščak. ..................................................... 26
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
XI
Uporabljeni simboli in kratice
CamA amortizacija za kogeneracijo A (EUR/dan)
CamB amortizacija za kogeneracijo B (EUR/dan)
cel prodajna cena električne energije (EUR/kWh)
Cfiksni fiksni stroški kateri zajemajo: bančne kredite vzdrževanje plače zaposlenih
(EUR/dan)
Cnakup el strošek električne energije (EUR/dan)
CobrA obratovalni stroški za kogeneracijo A (EUR/dan)
CobrB obratovalni stroški za kogeneracijo B (EUR/dan)
Colja cena 1 litra mineralnega olja Mobil Pegasus 705 za plinske motorje (EUR/L)
ColjaA stroški olja za kogeneracijo A (EUR/dan)
ColjaB stroški olja za kogeneracijo B (EUR/dan)
Csilaže cena silaže (EUR/t)
IA investicija za kogeneracijo A [EUR]
IB investicija za kogeneracijo B [EUR]
msilaže masa silaže (t)
msterilizacije masa odpadkov iz sterilizacije (t)
PAB prihodek od prodaje električne energije kogeneracije A in B (EUR/dan)
Pcel skupni prihodek od prodaje električne energije (EUR/dan)
PelA električna moč kogeneracije A (kW)
PelB električna moč kogeneracije B (kW)
SA skupni stroški za kogeneracijo A (EUR/dan)
SAB skupni stroški za kogeneraciji A in B (EUR/dan)
SB skupni stroški za kogeneracijo B (EUR/dan)
t čas delovanja kogeneracije (h)
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije A (m3)
VB porabljen volumen bioplina za delovanje kogeneracije B (m3)
Vbioplina volumen proizvedenega bioplina (m3)
VoljaA količina menjanega olja (L)
VoljaB količina menjanega olja (L)
Vostanek volumen bioplina kateri se ni porabil (m3)
VporA poraba bioplina kogeneracije A na uro (m3/h)
VporB poraba bioplina kogeneracije B na uro (m3/h)
Vsilaže izplen bioplina iz silaže (m3)
Vsterilizacije izplen bioplina iz sterilizacije (m3)
WelA proizvedena električna energija kogeneracije A (kWh/dan)
WelB proizvedena električna energija kogeneracije B (kWh/dan)
xA število menjav olja za kogeneracijo A
xB število menjav olja za kogeneracijo B
%delA odstotek delovanja kogeneracije A na dan (%)
%delB odstotek delovanja kogeneracije B na dan (%)
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
XII
Grški simboli
λ zračno razmerje
Kratice
CH4 metan
CO2 ogljikov dioksid
CnH2n+2 ogljikovodiki
CH3OH metanol
CH3CH2OH etanol
CH3COOH etanojska kislina
CH3(CH2)2COOH butanojska kislina
CH3CH2COOH propanojska kislina
CH3(CH2)3COOH pentanojska kislina
CnH2n+1SiO siloksani
GAMS General Algebraic Modeling System
GE General Electric
GmbH Gesellschaft mit beschränkter Haftung oz. dužba z omejeno odgovornostjo
H2O voda
H2S vodikov sulfid
HMK hlapne maščobne kisline
HCO3- hidrogen karbonat
LP linearno programiranje
N2 dušik
O2 kisik
NH3 amonijak
NLP nelinearno programiranje
MILP mešano celoštevilsko linearno programiranje
MINLP mešano celoštevilsko linearno programiranje
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
1
1 Uvod
V 21. stoletju predstavlja enega največjih problemov vedno večja poraba energije in vedno manjše zaloge fosilnih goriv. Pomanjkanje fosilnih goriv je privedlo do raziskav o uporabi obnovljivih virov energije in s tem do razvoja novih tehnoloških postopkov za pridobivanje energije. Eden izmed učinkovitih energentov je bioplin, ki ga pridobivamo iz zelenih rastlin ali odpadnih organskih snovi. Bioplin ima zelo pozitiven vpliv na okolje, saj pri izgorevanju bioplina nastaja manj CO2. [1]
Osnovni namen proizvodnje bioplina skozi proces anaerobne fermentacije je okoljske narave, in sicer zmanjšanje emisij toplogrednih plinov v ozračje, prav tako pa pozitivno vpliva na socialno ekonomsko-družbene razmere in predvsem na kmetijstvo. [1]
1.1 Namen, hipoteze in cilji
V okviru magistrske naloge smo izvedli raziskavo za družbo Panvita Ekoteh d.o.o. (industrijsko magistrsko delo). Družba se ukvarja s proizvodnjo bioplina iz gnojevke, stranskih živalskih odpadkov 2. in 3. kategorije, biorazgradljivih kuhinjskih odpadkov ter koruzne silaže. Nastali bioplin se vodi v dve kogeneraciji. Kogeneracijski sistem tvorita dva plinska motorja na notranje izgorevanje po 625 kW in 835 kW električne moči. Ker pa je življenjska doba kogeneracije 60 000 delovnih ur, bo treba v družbi Panvita Ekoteh d.o.o. še letos zamenjati kogeneracijski sistem, zato želimo poiskati optimalno rešitev med različnimi kogeneracijami. S pomočjo matematičnega programa GAMS bomo poiskali optimalno rešitev med različnimi kogeneracijami.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
2
2 Teoretični del
2.1 Bioplin
Bioplin postaja v zadnjem obdobju vse pomembnejši na področju izkoriščanja alternativne energije v svetu in pri nas. Je zmes plinov, ki nastane pri anaerobnem vrenju (brez prisotnosti kisika) v bioplinski napravi. Razkroj biomase in živalskih odpadkov poteka s pomočjo razkrojnih mikroorganizmov – bakterij. Trenutno ga največ uporabljajo v kogeneratorskih enotah (sočasna proizvodnja električne in toplotne energije) na družinskih kmetijah, smetiščih, napravah za čiščenje odpadnih voda itd. V nekaterih državah Evrope (npr. Nemčija, Avstrija itd) eksperimentirajo z možnostjo uvajanja bioplina v javno plinsko mrežo kot tudi za pogon motornih vozil (v obeh primerih ga je treba predhodno obdelati zaradi očiščenja). Bioplin lahko proizvajamo tako rekoč iz vseh organskih materialov, ki vsebujejo zadovoljivo razmerje ogljika in dušika (bakterije uporabljajo ogljik iz ogljikovih hidratov ter dušik iz beljakovin). Nastane s postopkom anaerobnega vrenja v posebni napravi–digestoriju. Anaerobno vrenje je biološki proces, v katerem bakterije razgradijo organske odpadke brez prisotnosti kisika. Produkti, ki nastanejo z anaerobnim vrenjem, so nevarni za okolico, ker vsebujejo pline, ki povzročajo »efekt tople grede«. Največji delež plinov pri anaerobnem vrenju ima metan, ki ga sežigamo (proizvodnja energije), pri tem pa dobimo ogljikov dioksid in vodo (zaprt krog ogljikovega dioksida). Bioplin so začeli bolj masovno izkoriščati ob koncu sedemdesetih let prejšnjega stoletja (proizvajali so ga predvsem iz živalskih fekalij). Danes za proizvodnjo bioplina, razen omenjenih fekalij, uporabljajo tudi rastline (koruza, sirek itd.), komunalne odpadke (rastlinski material iz košnje javnih površin, listje itd.), odpadke predelave v prehrambni industriji kot tudi odpadke hrane iz gospodinjstev. [2]
2.2 Kemijska sestava bioplina
Spodnja tabela 2–1 prikazuje kemijsko sestavo bioplina.
Tabela 2-1: Kemijska sestava bioplina. [2]
Ime Formula Koncentracija [vol. %]
Metan CH4 55–70
Ogljikov dioksid CO2 30–45
Dušik N2 0–5
Kisik O2 <1
Ogljikovodiki CnH2n+2 <1
Vodikov sulfid H2S 0–0,5
Amonijak NH3 0–0,05
Voda (plinasto agregatno stanje) H2O 1–5
Siloksani CnH2n+1SiO 0–50 mg/m3
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
3
2.3 Zdravju škodljivi plini
Iz bioplinarn lahko uhajajo plini: metan, amonijak, vodikov sulfid, ki so škodljivi za ljudi. V tabeli 2–2 so prikazani toksični učinki H2S. [3]
Tabela 2-2: Toksični učinki H2S. [3]
Koncentracija v zraku [ppm] učinki
0,03–0,15 Prag zaznavanja (vonj po gnilih jajcih).
15–75 Draženja oči in dihal, slabost, bruhanje,
glavoboli, raztresenost.
150–300 Paraliza vohalnega živca.
>375 Smrt z zastrupitvijo (po več urah).
>750 Smrt zaradi odpovedi dihal od 30 do 60 minut.
>1000 Hitra smrt zaradi odpovedi dihal po nekaj
minutah.
Metan predstavlja nevarnost predvsem pri visokih koncentracijah, saj povzroči zadušitev
zaradi pomanjkanja kisika. Simptomi se kažejo kot glavobol, slabost, utrujenost,
omotičnost, v hujših primerih tudi izguba zavesti. Metan je v določenih mejah tudi
eksploziven (slika 2–1). [3], [4]
Slika 2-1: Meje eksplozivnosti metana. [4]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
4
2.4 Kurilna vrednost metana
Kurilna vrednost je merilo za količino energije, ki se sprosti v obliki toplote pri zgorevanju energenta. [5]
Enota za plinasta goriva je kJ/m3 ter tudi kWh/m
3; meri se zgornja ali spodnja kalorična
vrednost; zgornja vključuje toploto nastalo ob kondenziranju vodne pare v dimnih plinih in prehodu v tekočino, za razliko od spodnje, ki tega ne vključuje. [5]
Spodnjo kurilno vrednost metana pri različni volumskih deležev prikazuje tabela 2–3.
Tabela 2-3: Kurilna vrednost bioplina.
Volumski delež CH4 [vol.%] Spodnja kurilna vrednost bioplina
[kWh/Nm3]
40 3,98
42 4,19
44 4,39
46 4,58
48 4,79
50 4,99
52 5,19
54 5,38
56 5,59
58 5,78
60 5,98
62 6,19
64 6,39
66 6,58
68 6,78
70 6,99
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
5
2.5 Nastanek bioplina [6]
Anaerobna razgradnja je štiristopenjski proces pri katerem mikroorganizmi, kot so bakterije, v anaerobnem okolju razgrajujejo organske substrate. Osnovna reakcija anaerobne razgradnje biomase se glasi:
( ) (2.1)
( )
( )
V primeru razgradnje lignina in aromatskih spojin se razgradi po reakciji:
[
] [
] [
] (2.2)
2.6 Stopnje nastanka bioplina [6]
2.6.1 Hidroliza
V prvi stopnji se kompleksni materiali (organski polimeri), kot so maščobe, polisaharidi, proteini, hidrolizirajo s hidrolitičnimi bakterijami do monomerov. Lipidi se razgradijo v maščobne kisline, polisaharidi v monosaharide, proteini v aminokisline ter nukleinske kisline v purine in pirimidine (tabeli 2–4 in 2–5).
Tabela 2-4: Produkti razgradnje. [6]
Reaktant Produkt Čas potreben za razgradnjo
Ogljikovi hidrati Kratko verižni sladkorji Ure
Proteini Aminokisline Dnevi
Maščobe Maščobne kisline in glicerol Dnevi
Lignin Aromatske komponente Nepopolna in počasna
Lignoceluloza Kratko verižni sladkorji Nepopolna in počasna
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
6
Tabela 2-5: Produkti razgradnje. [6]
Aromatske komponente
Vanilin
Vanilinska kislina
Ferulna kislina
Cimetova kislina
Benzojska kislina
Katehol
Fenol
2.6.2 Acidogeneza
V drugi stopnji s pomočjo fermentivnih bakterij pretvarjajo proizvode hidrolize v metanogene substrate. Iz topnih monomerov nastanejo vodik, CO2 in vmesni produkti, kot so hlapne maščobne kisline (HMK) in etanol (tabela 2–6).
Tabela 2-6: Produkti razgradnje. [6]
Reaktant Produkt
Kratko verižni sladkorji Kratko verižne kisline (butanojska, propanojska, etanojska in
pentanojska)
Maščobne kisline Alkoholi, CO2 in H2
Aminokisline Kratko verižne kisline (butanojska, propanojska, etanojska in
pentanojska), NH3, aromatične komponente, H2S, CO2 in H2
2.6.3 Acetogeneza
V tretji stopnji z acetogenimi bakterijami (acetat oksidirajočimi in acetat reducirajočimi) hlapne maščobne kisline in alkohole oksidirajo v acetat, vodik in CO2 (tabela 2–7).
Tabela 2-7: Reakcije. [6]
Reaktant Reakcija
Propanojska kislina CH3(CH2)2COO- + 2H2O 2CH3COO
- + H
+ +2H2
Pentanojska kislina CH3(CH2)3COOH + 2H2O CH3COO- + CH3(CH2)COOH +
H+ + 2H2
Ogljikova kislina/vodik 2CO2 + 4H2 CH3COO- + H
+ + 2H2O
Glicerol C3H8O3 + H2O CH3COOH + 3H+ + CO2
Mlečna kislina CH3CHOHCOO- + 2H2O CH3COO
- + HCO3
- + H2 + 2H2
Etanol CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
7
2.6.4 Metanogeneza
V četrti in zadnji fazi s pomočjo arhej nastaja metan na dva načina: s cepitvijo acetata v CO2 oziroma redukcijo CO2 in H2 v metan. 70 % metana nastane iz acetata, 30 % pa iz pretvorbe H2 in CO2 (tabela 2–8).
Tabela 2-8: Reakcije. [6]
Reaktant Reakcija
CO2 HCO3- + H
+ + 4H2 CH4 + 3H2O
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
4HCOO- + H2O + H
+ CH4 + 3 HCO3
-
Acetat CH3COO- + H2O CH4 + HCO3
-
Metil 4CH3OH 3CH4 + HCO3- + H
+ + H2O
CH3OH + H2 CH4 + H2O
2CH3CH2OH + CO2 CH4 + 2CH3COOH
Vse štiri faze procesa anaerobne fermentacije so prikazane na sliki 2–2.
Slika 2-2: Poenostavljeni diagram procesa anaerobne fermentacije (Lee, 2003). [7]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
8
2.7 Kogeneracija [8]
Kogeneracijska enota (slika 2–3) je sestavljena iz motorja (imenovanega pogonski stroj) v
katerem zgoreva gorivo. Mehanska moč, ki jo proizvaja motor, se z vgrajenim električnim
generatorjem uporablja za proizvodnjo električne energije. Toplota, ki jo oddaja motor
(odpadna toplota), se uporablja za ogrevanje prostorov ali sanitarne vode. Odpadna toplota
se lahko uporablja tudi za ohlajevanje prostorov, če se odvede skozi absorpcijsko hladilno
napravo. Kogeneracijski sistemi se običajno delijo v skupine glede na električno moč.
Okoljske koristi, povezane s kogeneracijo, izvirajo iz večje energijske učinkovitosti, ki je
posledica uporabe toplote, ki jo proizvede kogeneracijska enota. Pri konvencionalnih
elektrarnah se toplota, ki se proizvede z zgorevanjem goriva, izgubi.
Kogeneracijska enota odpadno toploto uporabi, zato lahko doseže približno 80-odstotno
učinkovitost. Ker se električna energija proizvaja na kraju samem, ne prihaja do izgub pri
prenosu energije kot pri konvencionalni, centralizirani proizvodnji in distribuciji v
nacionalnem omrežju.
Poleg okoljskih in energijskih koristi se kogeneracijski sistemi nameščajo zaradi zmožnosti
proizvodnje električne energije. Sistemi lahko izboljšajo tudi kakovost električnega omrežja
s stabilizacijo napajalnega toka in napetosti ter zagotovijo neprekinjeno oskrbo z električno
energijo.
Slika 2-3: Prikaz kogeneracije. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
9
2.8 Predstavitev plinskega motorja
V podjetju Panvita Ekoteh d.o.o. uporabljajo kogeneracije podjetja General Electric Jenbacher GmbH. Na bioplinarni Nemščak imajo dve kogeneraciji po 625 kW in 835 kW električne moči.
2.8.1 Plinski motor
Štritaktni plinski motor proizvajalca GE Jenbacher je vodno hlajen 12 (JMS 312–625 kWel) oz. 16 (JMS 316–835 kWel) cilindrski V-motor (70°), pri katerem polnjenje mešanice poteka preko turbo polnilnika za izgorevalne pline. Plinski motorji GE Jenbacher delujejo po LEANOX postopku, ki predstavlja nadaljnjo stopnjo v razvoju varčnih motorjev. Pri tem se motorju dovaja plinska mešanica s presežkom zraka, da bi se že pri zgorevanju v motorju minimiralo emisije. [9]
2.8.2 Leanox regulator
Plinski motorji GE Jenbacher so optimirani tako, da pri obratovanju pri največjih obremenitvah dosegajo čim nižje emisijske vrednosti izgorevalnih plinov. Da bi lahko to optimirano oddajanje izgorevalnih plinov dosegali, morajo varčni motorji delovati s pravilnim presežkom zraka λ (zračno razmerje). Pri tem se izkorišča neposredna zveza med emisijami NOx in številom presežka zraka, da bi se dosegale optimalne vrednosti emisij izgorevalnih plinov. Osnova patentiranega regulatorja LEANOX je dejstvo, da med številom presežka zraka λ in veličinami moči, delovnega tlaka in temperaturo mešanice obstaja linearna povezava. Reguliranje na tej podlagi ima veliko prednost, ker je merjenje teh veličin preprosto in zanesljivo ter je mogoče zračno razmerje λ natančno določiti. V izgorevalnih plinih niso potrebne nobene sonde, za katere sicer obstaja nevarnost staranja. Tako je mogoče emisijske vrednosti zanesljivo vzdrževati na konstantni ravni. [9]
Naloga regulatorja LEANOX je regulacija optimalnega polnilnega tlaka glede na trenutno navedeno električno moč in temperaturo zmesi. LEANOX regulator se avtomatsko vklopi, ko je prekoračena definirana dejanska moč (pribl. 30 % celotne moči). Dejansko reguliranje opravlja Pl regulator. Regulator količine plina se uporablja kot nastavni člen, ki opravlja regulacijo količine plina, in tako vpliva na spreminjanje zračnega razmerja λ. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
10
2.8.3 Skice plinskega motorja Jenbacher
Za boljšo preglednost skic (slika 2–4) so na motorjih vhodni oz. izhodni mediji prikazani s puščicami. Posamezne črke označujejo medij. Smer toka medijev kažejo konci puščic. [9]
Slika 2-4: Pomen posameznih črk na skicah plinskega motorja. [9]
Slike 2–5, 2–6, 2–7 in 2–8 prikazujejo podrobnejšo sestavo plinskega motorja Jenbacher.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
11
Slika 2-5: Plinski motor Jenbacher. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
12
Slika 2-6: Plinski motor Jenbacher. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
13
Slika 2-7: Plinski motor Jenbacher. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
14
Slika 2-8: Plinski motor Jenbacher. [9]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
15
2.9 Kvalificirana proizvodnja električne energije
Pojem kvalificirane proizvodnje električne energije je uvedel energetski zakon z namenom
povečanja obsega električne energije, ki se proizvaja na okolju prijazen način. Sem sodi
proizvodnja električne energije iz obnovljivih virov energije ali odpadkov in soproizvodnja
električne energije in toplote z nadpovprečno visokim izkoristkom. [10]
Tovrstni proizvajalci lahko pridobijo status kvalificiranega proizvajalca v skladu z uredbo o
pogojih za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca električne energije, kjer so
upoštevani obseg proizvodnje, vrsta energetskega vira in doseženi izkoristki kvalificiranih
elektrarn. Kvalificirani proizvajalec lahko prodaja proizvedeno električno energijo po
ugodni ceni sistemskemu operaterju javnega omrežja, na katero je priključen. V primeru, da
prodaja električno energijo neposredno končnim porabnikom ali trgovcem z električno
energijo, ima kvalificirani proizvajalec pravico do premije na prodano električno energijo.
[10]
Pravila in izhodišča za pogodbene odnose med malimi kvalificiranimi proizvajalci
električne energije in sistemskimi operaterji omrežij, na katere so kvalificirane elektrarne
priključene ter pravila za določanje cen in premij za odkup električne energije od
kvalificiranih proizvajalcev električne energije so določeni z Uredbo o pravilih za določitev
cen in za odkup električne energije od kvalificiranih proizvajalcev električne energije
(Uradni list RS, št. 25/2002). Določbe te uredbe ne veljajo za kvalificirane proizvajalce, ki
proizvajajo električno energijo v velikih hidroelektrarnah, v velikih elektrarnah na
komunalne odpadke, v velikih toplarnah za daljinsko ogrevanje ter v srednjih in velikih
industrijskih toplarnah. [10]
Enotne letne cene in enotne letne premije za električno energijo od kvalificiranih
proizvajalcev so določene s Sklepom o cenah in premijah za odkup električne energije od
kvalificiranih proizvajalcev električne energije (Uradni list RS, št. 75/2006), ki ga sprejme
Vlada RS. [10]
2.9.1 Status kvalificiranega proizvajalca
Status kvalificiranega proizvajalca lahko pridobi tisti proizvajalec, ki v posameznih
proizvodnih objektih proizvaja električno energijo in toploto z nadpovprečno dejansko
doseženim izkoristkom pri soproizvodnji električne energije in toplote, ali če izkorišča
odpadke ali obnovljive vire energije na ekonomsko primeren način, ki je usklajen z
varstvom okolja. Natančnejši pogoji za pridobitev tega statusa so določeni v Uredbi o
pogojih za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca električne energije (Uradni list
RS, št. 71/07), kjer so upoštevani obseg proizvodnje, vrsta energetskega vira in doseženi
izkoristki kvalificiranih elektrarn. Z dnem uveljavitve te uredbe preneha veljati Uredba o
pogojih za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca električne energije (Uradni list
RS, št. 29/01 in 99/01). [10]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
16
2.9.2 Veljavnost statusa kvalificiranega proizvajalca
Status kvalificiranega proizvajalca po Uredbi o pogojih za pridobitev statusa
kvalificiranega proizvajalca električne energije (Uradni list RS, št. 71/07) se lahko podeli
največ za eno leto. [10]
Status kvalificiranega proizvajalca, podeljen skladno z Uredbo o pogojih za pridobitev
statusa kvalificiranega proizvajalca električne energije (Uradni list RS, št. 29/01 in 99/01),
velja do izteka roka, za katerega je bil podeljen. [10]
2.10 Energija iz obnovljivih virov in soproizvodnje
2.10.1 Postopek pridobitve podpore
Lastnik ali najemnik proizvodne naprave, ki proizvaja oz. bo proizvajala električno energijo
iz obnovljivih virov energije (OVE) oz. v soproizvodnji električne energije in koristne
toplote z visokim izkoristkom (SPTE), mora za pridobitev podpore na Javno agencijo
Republike Slovenije za energijo (agencija) najprej podati vlogo za pridobitev deklaracije za
proizvodno napravo. Obrazec vloge je dostopen na spletni strani agencije. [11]
Če proizvodna naprava izpolnjuje vse predpisane pogoje za pridobitev deklaracije in
proizvajalec poda popolno vlogo, agencija v upravnem postopku proizvajalcu izda odločbo
o podelitvi deklaracije za proizvodno napravo. Po pravnomočnosti odločbe proizvajalec
prejme listino, ki dokazuje pravnomočnost pridobljene deklaracije za proizvodno napravo.
Deklaracija je pridobljena za določen čas, in sicer za proizvodne naprave, ki proizvajajo
električno energijo iz OVE, do pet let ter za proizvodne naprave, ki proizvajajo električno
energijo v SPTE, za eno leto. Proizvajalec bo moral pred pretekom veljavnosti deklaracije
podati novo vlogo za pridobitev deklaracije oziroma po prenehanju veljavnosti pridobljene
deklaracije pridobiti novo deklaracijo za proizvodno napravo, sicer mu bo upravičenost do
podpore s prenehanjem veljavnosti deklaracije usahnila. [11]
Proizvajalec, ki je pridobil deklaracijo za proizvodno napravo, ki ni starejša od 10 (SPTE)
oziroma 15 let (OVE), lahko na agencijo poda vlogo za pridobitev odločbe o dodelitvi
podpore. [11]
Če je vloga popolna in so izpolnjeni vsi predpisani pogoji za pridobitev podpore, agencija
proizvajalcu izda odločbo o dodelitvi podpore. V odločbi so opredeljeni: vrsta podpore,
obdobje, za katero se zagotavlja podpora, in višina podpore oziroma velikostni razred, v
katerega je uvrščena proizvodna naprava. [11]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
17
Podpore se izvajajo kot:
zagotovljen odkup električne energije, dobavljene v javno omrežje, in sicer
proizvajalcem, ki proizvajajo električno energijo v proizvodnih napravah v SPTE
manjših od 1 MW, in proizvajalcem, ki proizvajajo električno energijo v
proizvodnih napravah na OVE, manjših od 5 MW. [11]
finančna pomoč za tekoče poslovanje, ki pomeni razliko med proizvodnimi stroški
in predvideno tržno ceno električne energije, dodelila pa se bo proizvajalcem, ki
proizvajajo električno energijo v proizvodnih napravah na OVE oziroma v SPTE, in
to za vso neto proizvedeno električno energijo, ki jo ti proizvajalci prodajo na trgu
ali porabijo za lastni odvzem. [11]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
18
3 Predstavitev podjetja
Panvita Ekoteh d.o.o. je ena od družb iz Skupine Panvita. Družba je bila ustanovljena leta 2004. Namen družbe je izgradnja in upravljanje bioplinarn in skrb za okoljske procesa v skupini Panvita. Danes družba Panvita Ekoteh upravlja tri bioplinarne – Nemščak, Motvarjevci in Jezera. V letu 2013 je bilo proizvedeno 22 968,3 MWh električne energije in 6 658,9 MWh toplotne energije. Proizvedena električna energija se prodaja na trgu. Toplotna energija pa se uporablja za ogrevanje prašičje (Nemščak) in piščančje farme (Motvarjevci) ter za ogrevanje naselja Jezera in Splošne bolnišnice Murska Soboto. Panvita Ekoteh d.o.o. zaposluje 16 ljudi.
3.1 Bioplinarna Nemščak [12]
Investitor Panvita Ekoteh d.o.o. je na lokaciji farme Nemščak zgradil bioplinarno za proizvodnjo bioplina iz gnojevke, koruzne silaže in stranskih živalskih proizvodov (SŽP 2 in SŽP 3) ter energetski center za kogeneracijo toplotne in električne energije iz bioplina. Električna moč kogeneracije je 1,46 MW. Toplotna energija iz kogeneracije se uporablja za ogrevanje gnilišč bioplinarne, za pripravo pare za sterilizacijo stranskih živalskih proizvodov, za ogrevanje obratne in upravne stavbe bioplinarne ter za ogrevanje hlevov farme.
Proizvodnja »zelene energije« iz bioplina, ki spada med obnovljive vire energije, pomeni obetaven in za okolje manj škodljiv način pridobivanja energije, saj zmanjšuje emisije CO2 v okolje in zmanjšuje energetsko odvisnost od uvoženih virov energije.
Bistveni namen gradnje bioplinarne je, da se večina stranskih produktov, ki nastajajo pri vertikalno orientirani proizvodnji gospodarske družbe Panvita d.d., predela in izkoristi na okolju prijazen način. Predelava stranskih produktov, ki nastanejo pri proizvodnji v mesno predelovalnih obratih, na poljih in pri reji prašičev, omogoča proizvodnjo bioplina, ki se s kogeneracijskimi enotami izkorišča kot toplotna in električna energija. Po anaerobni razgradnji se izkoriščeni substrat vrača na začetek proizvodne verige kot odlično organsko gnojilo. Zaradi uporabe gnojevke kot energetskega substrata za ogrevanje hlevov in istočasnega zmanjšanja organske obremenitve gnojevke pomeni gradnja bioplinarne tehnološko zaokrožitev sistema pri reji prašičev. Obenem pa tudi optimalno izkoriščenje stranskih živalskih proizvodov ob upoštevanju vse veljavne zakonodaje. Ekološki in ekonomski učinek bioplinarne povečuje uporaba koruzne mase kot kosubstrata.
Bioplinarna v Nemščaku lahko proizvede 11 GW ur električne energije na leto. Celotna investicija v Bioplinarno Nemščak je stala 7,7 milijona EUR.
Pozitivni učinki Bioplinarne Nemščak:
proizvodnja zelene električne energije (11 GW ur/leto), zmanjšanje uporabe kurilnega olja za ogrevanje Farme Nemščak (največja farma
prašičev v Sloveniji (staleža cca. 50.000 kom) – na letni ravni 650.000), zmanjšanje uporabe umetnih gnojil za gnojenje njivskih površin za cca. 200 t/leto, ekološka predelave stranskih živalskih proizvodov, da ti več niso goli odpadek,
ampak predstavljajo surovino za proizvodnjo energije.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
19
Kot prikazuje slika 3–1, so v sklopu bioplinarne naslednji objekti:
Slika 3-1: Objekti bioplinarne Nemščak. [13]
1 Sprejemni prostor za SŽP kat. 2. in 3.,
2 sterilizacija,
3 kotlovnica,
4 sprejemni prostor za biorazgradljivi kuhinjski odpad,
5 upravna stavba,
6 sprejemni bazen za gnojevko in silažo,
7 fermentor 1,
8 fermentor 2,
9 plinohram,
10 deponija za silažo,
11 kogeneraciji,
12 čistilna naprava,
13 deponija za suho pregnito blato.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
20
3.2 Vrste in količine biološko razgradljivih odpadkov
Kot substrat za proizvodnjo bioplina se uporabljala koruzna masa v obliki koruznih sekancev, surova gnojevka, mulj iz čiščenja gnojevke in sterilizirani stranski živalski proizvodi SŽP kategorije 2 in 3. Kot odpadek med temi substrati se štejejo le surova gnojevka, mulj iz čiščenja gnojevke in steriliziran SŽP. [13]
3.2.1 Surova gnojevka
Surovo gnojevko prištevamo po Standardni klasifikaciji odpadkov med Odpadke iz kmetijstva, vrtnarstva, lova, ribištva, ribogojstva in proizvodnjo hrano s klasifikacijsko številko 02 01 06 – živalski iztrebki, urin in gnoj (vključno z onesnaženo slamo) in ločeno zbrane odpadke, obdelane izven kraja nastanka. [13]
3.2.2 Mulj iz drugih čistilnih naprav
Odpadki, ki so zajeti pod to klasifikacijsko številko so mulji, ki nastanejo pri čiščenju gnojevke na čistilni napravi Nemščak. Ti mulji so iz mehanskega dela, anaerobnega in aerobnega dela čiščenja gnojevke. [13]
3.2.3 Stranski živalski proizvod
Stranske živalske proizvode prištevamo po Standardni klasifikaciji odpadkov med Odpadke pri pripravi in predelavi mesa, rib in drugih živil živalskega izvora s klasifikacijsko številko 02 01 01; 02 01 02; 02 01 06; 02 01 99; 02 02 01; 02 02 02; 02 02 03 in 02 02 04 (tabela 3–1). Izvor teh odpadkov je iz mesnopredelovalnih obratov, in sicer MIR d.d., MIR Klavnice d.o.o. in iz Agromerkurja d.o.o. Če to kategorijo razdelimo, gre za odpadke, ki morejo biti, preden se uporabijo za nadaljnjo uporabo, toplotno obdelani. Ti odpadki so: živalske kosti, kri, perje, maščobe, jajčne lupine, živalski notranji organi, ki niso primerni za prehrano ljudi. [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
21
Spodnja tabela prikazuje klasifikacijske številke odpadkov, ki jih lahko predeluje Bioplinarna Nemščak v skupni količini 100 000 t na leto.
Tabela 3-1: Klasifikacija odpadkov. [14]
Klasifikacijska številka Naziv odpadka
02
ODPADKI IZ KMETIJSTVA,
VRTNARSTVA, LOVA, RIBIŠTVA,
RIBOGOJSTVA IN PROIZVODNJE
HRANE.
02 01 Odpadki iz kmetijstva, vrtnarstva, lova,
ribištva in ribogojstva.
02 01 01 Odpadna živalska tkiva.
02 01 02 Odpadna živalska tkiva.
02 01 03 Odpadna rastlinska tkiva.
02 01 06
Živalski iztrebki, urin in gnoj (vključno z
onesnaženo slamo) in ločeno zbrani odpadki,
obdelani izven kraja nastanka.
02 01 99 Drugi tovrstni odpadki.
02 02 Odpadki pri pripravi in predelavi mesa, rib
in drugih živil živalskega izvora.
02 02 01 Mulji iz pranja in čiščenja.
02 02 02 Odpadna živalska tkiva.
02 02 03 Snovi, neprimerne za uporabo in predelavo.
02 02 04 Mulji iz čiščenja odpadne vode na kraju
nastanka.
02 02 99 Drugi tovrstni odpadki
02 03 Odpadki pri pripravi in predelavi sadja,
vrtnin, žitaric, jedilnih olj, kakava, kave in
tobaka; odpadki pri konzerviranju sadja in
vrtnin.
02 03 01 Mulji iz pranja, čiščenja, lupljenja,
centrifugiranja in ločevanja.
02 03 04 Snovi, neprimerne za uporabo in predelavo.
02 03 99 Drugi tovrstni odpadki.
02 05 Odpadki pri proizvodnji mlečnih izdelkov.
02 05 99 Drugi tovrstni odpadki.
02 06 Odpadki iz pekarn in slaščičarn.
02 06 01 Snovi, neprimerne za uporabo ali predelavo.
02 07 Odpadki pri proizvodnji alkoholnih in
brezalkoholnih pijač (razen kave, čaja in
kakava).
02 07 02 Odpadki iz destilacije žganih pijač.
07 ODPADKI IZ ORGANSKIH KEMIJSKIH
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
22
PROCESOV.
07 05 Odpadki pri proizvodnji, pripravi, dobavi in
uporabi farmacevtskih proizvodov.
07 05 14 Trdni odpadki, ki niso navedeni pod 07 05 13.
19 ODPADKI IZ NAPRAV ZA OBDELAVO
ODPADKOV, NAPRAV ZA ČIŠČENJE
ODPADNE VODE IN
OBJEKTOV ZA OSKRBO PITNE IN
TEHNOLOŠKE VODE.
19 08 Odpadki iz naprav za čiščenje odpadne vode,
ki niso navedeni drugje.
19 08 09 Masti in oljne mešanice iz naprav za ločevanje
olja in vode, ki vsebujejo le jedilna olja in
masti.
19 08 14 Mulji iz drugih čistilnih naprav tehnoloških
odpadnih voda, ki niso navedeni pod 19 08 13.
20 KOMUNALNI ODPADKI IN NJIM
PODOBNI ODPADKI IZ INDUSTRIJE,
OBRTI IN STORITVENIH
DEJAVNOSTI, VKLJUČNO Z LOČENO
ZBRANIMI FRAKCIJAMI.
20 01 Ločeno zbrane frakcije (razen 15 01).
20 01 08 Biorazgradljivi kuhinjski odpadki.
20 02 Odpadki iz vrtov in parkov (vključno z
odpadki s pokopališč).
20 02 01 Biorazgradljivi odpadki.
3.2.4 Organski kuhinjski odpadki
Pod to točko smatramo predelavo odpadkov iz kuhinjskih obratov s klasifikacijsko številko 20 01 08. Te odpadke zbirajo pooblaščeni zbiralci, ki odpadke pripeljejo v Bioplinarno Nemščak. [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
23
3.3 Podatki o obratovanju naprave
3.3.1 Obratovalni čas naprave
Bioplinarna Nemščak obratuje 24 ur/dan, vse leto, razen v izrednih primerih, kot so servisi, remonti in drugi nepredvideni izpadi. [13]
Obratovalni čas naprave se podrobneje deli glede na različne sklope bioplinarne, in sicer: - sterilizacija, ki traja 8 ur/dan, 5 dni/teden,
- fermentacija, ki traja 24ur/dan, vse leto,
- kogeneracija , ki traja 24ur/dan, vse leto,
- dehidracija, ki traja 12ur/dan, 7dni/teden. [13]
3.3.2 Postopek sprejema in sterilizacije ŽSP (živalski stranski proizvodi)
Živalski stranski proizvodi (ŽSP2 in ŽSP3) se dovažajo na Bioplinarno Nemščak s transportnim vozilom direktno v pokrit sprejemni objekt in bazen namenjen samo za ŽSP. Vstop v prostor je omogočen skozi elektromotorna dvižna vrata, ki so, razen med prehodom transportnega vozila, vedno zaprta. Iz vozila se odpadki sipajo v sprejemnik ŽSP. Sprejemnik je izveden kot tipska kovinska konstrukcija. Pokrov sprejemnika ima hidravličen pogon in je odprt samo ob sprejemu ŽSP. [13]
Transport ŽSP2 in ŽSP3 do bioplinarne se izvaja s transportnim vozilom (do štirikrat dnevno med 10. in 15. uro v delovnem tednu od ponedeljka do petka). Za pranje transportnih vozil, ki dovažajo ŽSP, je v sklopu objekta sterilizacije urejena pralna ploščad. Pranje se opravlja z visokotlačnim vodnim čistilnim aparatom. Po končanem čiščenju z visokotlačnim čistilcem se opravi še dezinfekcija vozila. [13]
Pralne vode od pranja transportnih vozil se iztekajo v kalužno jamo v poglobljenem delu prostora, kjer je vgrajena potopna centrifugalna črpalka od tu pa se po tlačnem cevovodu prečrpava v sprejemnik ŽSP ter od tod v proces sterilizacije. [13]
V sklopu objekta sterilizacije ni hladilnice za morebitno shranjevanje ŽSP zato so vsi ŽSP (maksimalno 36 t/dan) obdelani/predelani še v istem dnevu. [13]
Praznjenje vozila v sprejemni bazen poteka v zaprtem prostoru iz katerega se zrak sesa skozi zračni UV filter. Iz sprejemnega bazena se vsebina transportira s spiralnim transporterjem v drobilec, kjer se živalski stranski proizvodi zmeljejo na velikost pod 30 mm in nato s spiralnim transporterjem transportirajo na tračni transporter opremljenim z detektorjem kovin. Od tu se vsebina vsipava v sterilizator. [13]
Sterilizacijska enota je šaržna z avtomatskim tehtanjem teže vsebine sterilizatorja. Sterilizacija je postopek toplotne obdelave pri katerem se material živalskega izvora segreva nad 100 ºC, da se uniči vse mikroorganizme in njihove spore ter deaktivira encime.
Sterilizacijski postopek poteka v hermetično zaprtem kotlu (sterilizator). [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
24
V sterilizatorju se vsebina najprej za približno 5 minut ogreva pri 100 ºC, tako da se izloči zrak (ki se odvaja na UV filter). Nato se izvaja sterilizacija, ki poteka pri tlaku 3,5 bar, temperaturi najmanj 133 ºC in času najmanj 20 minut. Ves postopek sterilizacije se beleži za vsako šaržo posebej. [13]
Po končani sterilizaciji se vsebina iz sterilizatorja izprazni v ohlajevalni rezervoar steriliziranega živalskega proizvoda. Ko se vsebina ohladi približno na temperaturo 70 °C se od tu vsebina črpa v sprejemni bazen za gnojevko in flotat gnojevke ali pa direktno v fermentorja. [13]
V procesu sterilizacije se iz sterilizatorja izločena izparina vodi preko ciklona (za izločanje trdnih delcev) v zračno hlajeni kondenzator. Del izparine, ki ne kondenzira, pa se odsesa v zračni UV filter. Zbrani kondenz se vrača v sprejemni bazen ŽSP. [13]
Prostori sterilizacije so ločeni od ostalih prostorov uporabljenih v druge namene (kotlovnica, pisarne itd.). Sam sprejem in sterilizacija ŽSP sta izvedena v dveh ločenih prostorih. V umazanem delu je urejen sprejem ŽSP in vgrajen drobilec ŽSP, v čistem delu pa je vgrajen sterilizator. Vstop v umazani in čisti del je varovan z dezinfekcijsko bariero. [13]
Onesnažen zrak iz vseh prostorov se odsesava po sistemu odsesavanja v zračni UV filter. Poleg odsesavanja zraka iz prostorov je urejeno še lokalno odsesavanje iz sprejemnika ŽSP, drobilca ŽSP, odsesovalne nape tračnega transporterja z detektorjem kovin in sterilizatorja. [13]
3.3.3 Postopek sprejema in prečrpavanja gnojevke
Gnojevka in flotat iz farme Nemščak se prečrpavata iz obstoječega črpališča gnojevke na ČN Nemščak v pokrit sprejemni bazen za gnojevko in flotat gnojevke. V bazenu je vgrajeno mešalo za homogenizacijo vsebine. Vsebina bazena se v programiranih intervalih črpa v obe gnilišči. [13]
3.3.4 Postopek ravnanja s koruzno silažo
Koruzna silaža se enkrat letno naredi na depojih za skladiščenje koruzne silaže. Kapaciteta deponij je 12.000 m
3. Silaža se dnevno s posebnim nakladalcem prevaža iz deponije v
sprejemni bazen, kjer se dozira v časovnih intervalih v gnilišča. [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
25
3.3.5 Postopek pridobivanja bioplina
Anaerobna obdelava se izvaja v dveh gniliščih mezofilnega tipa pri temperaturi cca 38 °C s popolnim premešavanjem. Doziranje vseh vrst substrata v gnilišča je avtomatizirano v vnaprej nastavljenih časovnih intervalih. V obeh gniliščih je vgrajeno po eno vertikalno mešalo posebne izvedbe in po eno horizontalno mešalo. Obe mešali zagotavljata dobro mešanje svežega vložka z obstoječo maso v gnilišču, preprečujeta pojavo plavajoče gošče in usedanje gošče na dno gnilišč. Obratovanje mešal je avtomatizirano. Usedla gošča se odvaja v lovilni jašek. Gnilišči sta ogrevani z vgrajenimi vročevodnimi ogrevali. Kot vir energije se uporablja del odpadne toplote iz kogeneracije. Proces anaerobne obdelave poteka pri stalno enaki obratovalni temperaturi. Temperatura in nivo gošče v gnilišču se stalno kontrolirata. [13]
Za eventualno potrebno zmanjšanje koncentracije H2S v bioplinu se v obe gnilišči po potrebi vpihava manjša količina zraka. Del H2S se tako s pomočjo bakterij, ki oksidirajo žveplo, razgradi v čisto žveplo. Sistem za vpihavanje zraka v gnilišča je zaradi varnostnih razlogov tako izveden, da omogoča doziranje zraka do največ 10 % volumske proizvodnje bioplina, torej pod spodnjo mejo eksplozivne mešanice zrak/bioplin. [13]
Po anaerobni obdelavi v gniliščih se gošča gravitacijsko preliva v bazen pregnite biomase in plinohram. Ta bazen služi za nabiro anaerobno obdelane gošče in kot plinohram. Obenem v bazenu še naprej poteka manj intenzivna anaerobna obdelava, tudi ta pri mezofilnih pogojih. V bazenu je vgrajeno horizontalno mešalo za homogenizacijo vsebine bazena. V bazen se prečrpava tudi blato iz obstoječe lagune za presežno blato. Plinohran je nizkotlačne membranske izvedbe z maksimalnim nadtlakom 3 mbar in je opremljen z varnostnim nad in podtlačnim ventilom. [13]
3.3.6 Postopek ravnanja z bioplinom
Iz plinohrama se vodi bioplin prek peščenega filtra, kondenznih loncev in plinskega puhala v dve enoti kogeneracije. V primeru ne obratovanja kogeneracijskih enot zaradi vzdrževalnih del višek bioplina izgoreva na plinski bakli. [13]
Na Bioplinarni Nemščak sta vgrajeni dve tipski kogeneracijski enoti kontejnerske izvedbe. Dnevna proizvodnja el. energije za oddajo v sistem javnega omrežja je pri projektirani količini substrata približno 30.000 kWh/dan, povprečna el. moč pa cca 1200 kW. Moč prve kogeneracijske enote je 835 kW, druge pa 625 kW. Letna proizvodnja električne energije je tako 10.000 MW. [13]
3.3.7 Postopek ravnanja z odpadno goščo
Iz bazena pregnite mase se gošča črpa v objekt strojnega zgoščanja, kjer sta nameščeni dve centrifugi horizontalnega tipa, ki zgoščata pregnito goščo na cca 30 % suhe snovi. Strojno zgoščena gošča se nato začasno skladišči na začasni deponiji za strojno zgoščeno goščo, od tu pa se v času gnojenja kmetijskih površin odvaža na polja. [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
26
3.3.8 Postopek ravnanja z odpadno vodo
Centrat s približno 0,5 % suhe snovi se izteka v črpališče blatnenice. Od tu se prečrpava v obstoječo napravo za aerobno čiščenje gnojevke Čistilne naprave Nemščak. [13]
Poenostavljena shema vseh postopkov pridobivanja bioplina in kogeneracije je prikazana na sliki 3–2. [13]
Slika 3-2: Poenostavljena shema Bioplinarne Nemščak. [13]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
27
4 Metode dela
Matematični model smo izdelali s programom GAMS, s katerim smo iskali optimalno kombinacijo kogeneracije iz vidika maksimiranja dobička.
4.1 Računalniški program GAMS (General Algebraic Modeling System)
4.1.1 Kratek opis programa
General Algebraic Modeling System (GAMS) je posebno zasnovan za linearno (LP) in
nelinearno (NLP) modeliranje, ter za reševanje mešanih celoštevilskih linearnih in
nelinearnih (MILP, MINLP) optimizacijskih problemov. Sistem je še posebno uporaben pri
reševanju velikih kompleksnih problemov, ki lahko zahtevajo veliko ponavljanj za
vzpostavitev natančnega modela. [15], [16]
Najpogosteje uporabljena optimizacijska metoda matematičnega programiranja v tehniki je
metoda nelinearnega programiranja (Nonlinear Programming, NLP), ter metodi linearnega
programiranja (Linear Programming, LP) in mešanega-celoštevilskega linearnega
programiranja (Mixed-Integer Linear Programming, MILP). Zaradi večinoma nelinearnih
problemov, ki se pojavljajo v tehniki, ne dajeta dobrih rezultatov. Poleg LP, NLP in MILP
pa kot osnovno metodo matematičnega programiranja poznamo še mešano – celoštevilsko
nelinearno programiranje (Mixed-Integer Nonlinear Programming, MINLP). [15], [16]
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
28
4.1.2 Organiziranost programa GAMS: [16]
Vsak GAMS-ov model sestavljajo vhodni podatki:
SETS (zaporedja):
prijava, operacije s členi zaporedja.
PARAMETERS, TABLES, SCALARS (podatki):
prijava, podajanje vrednosti.
VARIABLES (spremenljivke).
EQUATIONS (enačbe):
prijava, definicija enačb.
MODEL (modelni stavek).
SOLVE (rešitveni stavek).
DISPLAY (izpis) opcija.
Izhod (oziroma datoteka z rezultati) vključuje:
sporočilo uporabniku na zaslon, izpis modela, pregled simbolov, celotni izpis enačb, statusno poročilo, rezultat.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
29
4.2 Matematični model
V matematičnem modelu so bili uporabljeni naslednji vhodni podatki:
cel = 0,16555 [EUR/kWh]
kjer je:
cel prodajna cena električne energije (EUR/kWh).
Colja = 2,655 [EUR/L]
kjer je:
Colja cena 1 litra mineralnega olja Mobil Pegasus 705 za plinske motorje
(EUR/L).
Csilaže = 40 [EUR/t]
kjer je:
Csilaže cena silaže (EUR/t).
Cnakup. el. = 327 [EUR/dan]
kjer je:
C nakup. el. strošek električne energije (EUR/dan).
Cfiksni = 2000 [EUR/dan]
kjer je:
Cfiksni fiksni stroški, ki zajemajo: bančne kredite, vzdrževanje, plače zaposlenih
(EUR/dan).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
30
Kogeneracije v matematičnem modelu smo poimenovali od A do E možne uporabe:
Kogeneracija A je JMC 312 GS-B.L z 635 kWel,
kogeneracija B je JMC 316 GS-B.L z 851 kWel,
kogeneracija C je JMC 412 GS-B.L z 889 kWel,
kogeneracija D je JMC 416 GS-B.L z 1189 kWel,
kogeneracija E je JMC 420 GS-B.L z 1487 kWel.
Tehnični podatki posameznih kogeneracij so podani v tabelah 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 in 4-5.
Tabela 4-1: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 312 GS-B.L.
Model kogeneracije JMC 312 GS-B.L
Število valjev 12
Skupaj dovedena moč [kW] 1589
Mehanska moč [kW] 657
Električna moč [kW] 635
Toplotna moč [kW] 684
Skupna izhodna moč [kW] 1319
Električni izkoristek [%] 40,0
Toplotni izkoristek [%] 43,0
Skupni izkoristek [%] 83,0
Količina olja v motorju [L] 800
Poraba olja [kg/obr. h] 0,20
Poraba plina [m3/h] 250
Nakupna cena I [€] 122 500
Obratovalni stroški [€/obr. h] 4,60
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
31
Tabela 4-2: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 316 GS-B.L.
Model kogeneracije JMC 316 GS-B.L
Število valjev 16
Skupaj dovedena moč [kW] 2085
Mehanska moč [kW] 876
Električna moč [kW] 851
Toplotna moč [kW] 881
Skupna izhodna moč [kW] 1731
Električni izkoristek [%] 40,8
Toplotni izkoristek [%] 42,2
Skupni izkoristek [%] 83,0
Količina olja v motorju [L] 800
Poraba olja [kg/obr. h] 0,26
Poraba plina [m3/h] 348
Nakupna cena I [€] 137 500
Obratovalni stroški [€/obr. h] 5,30
Tabela 4-3: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 412 GS-B.L.
Model kogeneracije JMC 412 GS-B.LC
Število valjev 12
Skupaj dovedena moč [kW] 2116
Mehanska moč [kW] 916
Električna moč [kW] 889
Toplotna moč [kW] 870
Skupaj izhodna moč [kW] 1759
Električni izkoristek [%] 42,0
Toplotni izkoristek [%] 41,1
Skupni izkoristek [%] 83,1
Količina olja v motorju [L] 1000
Poraba olja [kg/obr. h] 0,27
Poraba plina [m3/h] 352
Nakupna cena I [€] 600 000
Obratovalni stroški [€/obr. h] 7,50
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
32
Tabela 4-4: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 416 GS-B.L.
Model kogeneracije JMC 416 GS-B.LC
Število valjev 16
Skupaj dovedena moč [kW] 2821
Mehanska moč [kW] 1222
Električna moč [kW] 1189
Toplotna moč [kW] 1160
Skupaj izhodna moč [kW] 2349
Električni izkoristek [%] 42,1
Toplotni izkoristek [%] 41,1
Skupni izkoristek [%] 83,3
Količina olja v motorju [L] 1000
Poraba olja [kg/obr. h] 0,37
Poraba plina [m3/h] 470
Nakupna cena I [€] 680 000
Obratovalni stroški [€/obr. h] 7,95
Tabela 4-5: Tehnični podatki o kogeneraciji JMC 420 GS-B.L.
Model kogeneracije JMC 420 GS-B.LC
Skupaj dovedena moč [kW] 3526
Mehanska moč [kW] 1527
Električna moč [kW] 1487
Toplotna moč [kW] 1451
Skupaj zhodna moč [kW] 2938
Električni izkoristek [%] 42,2
Toplotni izkoristek [%] 41,2
Skupni izkoristek [%] 83,3
Količina olja v motorju [L] 1200
Poraba olja [kg/obr. h] 0,46
Poraba plina [m3/h] 588
Nakupna cena I [€] 800 000
Obratovalni stroški [€/obr. h] 8,40
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
33
4.3 Uporabljene enačbe za matematični model
Enačbe bomo predstavili na primeru dveh kogeneracij: A in B.
4.3.1 Primer izračuna za kogeneracijo v kombinaciji A in B
Primer izračuna za kogeneracijo A
Celotni izplen bioplina se izračuna po enačbi 4.1:
(4.1)
kjer je:
Vbioplina volumen proizvedenega bioplina (m3),
msilaže masa silaže (t),
Vsilaže izplen bioplina iz silaže (m3),
msterilizacije masa odpadkov iz sterilizacije (t),
Vsterilizacije izplen bioplina iz sterilizacije (m3).
Poraba bioplina kogeneratorja A se izračuna po enačbi 4.2:
(4.2)
kjer je:
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije A (m3),
t čas delovanja kogeneracije A (h),
VporA poraba bioplina kogeneracije A na uro (m3/h).
V programu GAMS smo dodali še zgornjo omejitev časa na 24 ur, saj generator ne more
delovati dlje časa, kot je dolg dan.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
34
Proizvedena električna energija kogeneratorja A se izračuna po enačbi 4.3:
(4.3)
kjer je:
WelA proizvedena električna energija kogeneracije A (kWh/dan),
PelA električna moč kogeneracije A (kW),
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije A (m3),
VporA poraba bioplina kogeneracije A na uro (m3/h).
Odstotek delovanja kogeneracije A se izračuna po enačbi 4.4:
(4.4)
kjer je:
%delA odstotek delovanja kogeneracije A na dan (%),
WelA proizvedena električna energija kogeneracije A (kWh/dan),
PelA električna moč kogeneracije A (kW).
Primer izračuna za kogeneracijo B
Volumen bioplina za delovanje kogeneracije B se izračuna po enačbi 4.5:
(4.5)
kjer je:
VB porabljen volumen bioplina za delovanje kogeneracije B (m3),
Vbioplina volumen proizvedenega bioplina (m3),
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije A (m3).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
35
Proizvedena električna energija kogeneracije B se izračuna po enačbi 4.6:
(4.6)
kjer je:
WelB proizvedena električna energija kogeneracije B (kWh/dan),
PelB električna moč kogeneracije B (kW),
VB volumen bioplina za delovanje kogeneracije B (m3),
VporB poraba bioplina kogeneracije B na uro (m3/h).
Pri proizvedeni električni energiji kogeneracije B smo dodali zgornjo omejitev dobljeno
enačbo 4.7:
(4.7)
kjer je:
WelB proizvedena električna energija kogeneracije B (kWh/dan),
PelB električna moč kogeneracije B (kW).
Odstotek delovanja kogeneracije B se izračuna po enačbi 4.8:
(4.8)
kjer je:
%delB odstotek delovanja kogeneracije B na dan (%),
WelB proizvedena električna energija kogeneracije B (kWh/dan),
PelB električna moč kogeneracije B (kW).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
36
Ostanek volumna bioplina se izračuna po enačbi 4.9:
(4.9)
kjer je:
Vostanek volumen bioplina, ki se ni porabil (m3),
Vbioplina volumen proizvedenega bioplina (m3),
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije A (m3),
VA volumen bioplina za delovanje kogeneracije B (m3).
Prihodek od prodaje električne energije se izračuna po enačbi 4.10:
( ) (4.10)
kjer je:
PAB prihodek od prodaje električne energije kogeneracije A in B (EUR/dan),
WelA proizvedena električna energija kogeneracije A (kWh/dan),
WelB proizvedena električna energija kogeneracije B (kWh(dan),
cel prodajna cena električne energije (EUR/kWh).
Stroški olja za kogeneracijo A se izračunajo po enačbi 4.11 in 4.12.
Mineralno olje za plinske motorje se mora menjati na vsakih 1500 obratovalnih ur kogeneracije.
(4.11)
(4.12)
kjer je:
ColjaA stroški olja za kogeneracijo A (EUR/dan),
xA število menjav olja za kogeneracijo A,
VoljaA količina menjanega olja (L).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
37
Življenjska doba kogeneracije je 60000 obratovalnih ur, zato izračunamo amortizacijo kogeneracije A po enačbi 4.13:
(4.13)
kjer je:
CamA amortizacija za kogeneracijo A (EUR/dan),
IA Investicija za kogeneracijo A [EUR].
Stroški kogeneracije A se izračunajo po enačbi 4.14:
( ) (4.14)
kjer je:
SA skupni stroški za kogeneracijo A (EUR/dan),
CamA amortizacija za kogeneracijo A (EUR/dan),
%delA odstotek delovanja kogeneracije A na dan (%),
CobrA obratovalni stroški za kogeneracijo A (EUR/dan),
ColjaA stroški olja za kogeneracijo A (EUR/dan).
Stroški olja za kogeneracijo B se izračunajo po enačbi 4.15 in 4.16.
Mineralno olje za plinske motorje se mora menjati na vsakih 1500 obratovalnih ur kogeneracije.
(4.15)
(4.16)
kjer je:
ColjaB stroški olja za kogeneracijo B (EUR/dan),
xB število menjav olja za kogeneracijo B,
VoljaB količina menjanega olja (L).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
38
Življenjska doba kogeneracije je 60000 obratovalnih ur, zato izračunamo amortizacijo kogeneracije B po enačbi 4.17:
(4.17)
kjer je:
CamB amortizacija za kogeneracijo B (EUR/dan),
IB Investicija za kogeneracijo B [EUR].
Stroški kogeneracije B se izračunajo po enačbi 4.18:
( ) (4.18)
kjer je:
SB skupni stroški za kogeneracijo B (EUR/dan),
CamB amortizacija za kogeneracijo B (EUR/dan),
%delB odstotek delovanja kogeneracije B na dan (%),
CobrB obratovalni stroški za kogeneracijo B (EUR/dan),
ColjaB stroški olja za kogeneracijo B (EUR/dan).
Skupaj stroški kogeneracije A in B se izračunajo po enačbi 4.19:
(4.19)
kjer je:
SAB skupni stroški za kogeneraciji A in B (EUR/dan),
SA skupni stroški za kogeneracijo A (EUR/dan),
SB skupni stroški za kogeneracijo B (EUR/dan).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
39
Nameska funkcija se izračuna po enačbi 4.20:
( ) (4.20)
kjer je:
Pcel skupni prihodek od prodaje električne energije (EUR/dan),
PAB prihodek od prodaje električne energije kogeneracije A in B (EUR/dan),
SAB skupni stroški za kogeneracijo A in B (EUR/dan),
msilaže masa silaže (t),
Csilaže cena silaže (EUR/t).
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
40
5 Eksperimentalni del
V eksperimentalnem delu smo spreminjali vhodno količino in ceno silaže ter analizirali, kako vplivajo ti parametri na namensko funkcijo in izbiro optimalne kombinacije kogeneracije. V analizo smo še vključili slabšo kvaliteto silaže, kar je lahko posledica suše, toče in drugih vremenskih razmer in vplivajo na rast koruze.
5.1 Rezultati pri ceni silaže 40 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže) in sterilizaciji 20 t/dan
so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–1 in 5–2.
Kot je razvidno iz tabele 5–1 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-1: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 2800 368 134 320
AA 5045 2327 387 2800 -469 -171 185
BB 6720 2327 408 2800 1185 432 525
AC 6055 2327 643 2800 285 104 025
AD 6962 2327 682 2800 1153 420 845
BC 6832 2327 663 2800 1042 380 330
CC 6940 2327 637 2800 1176 429 240
D 4724 2327 501 2800 -904 -329 960
E 5908 2327 567 2800 214 78 110
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
41
Iz tabele 5–2 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji BB. Pri kombinacijah AB, AA, AC, D in E vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-2: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
20424
100
100
2248
A
A
15240
15240
100
100
4600
B
B
20424
20170
100
99
0
A
C
15240
21336
100
100
2152
A
D
15240
26816
100
94
0
B
C
19935
21336
98
100
0
C
C
21336
20588
100
97
0
D 28536 100 5320
E 35688 100 2488
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
42
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–3 in 5–4.
Kot je razvidno iz tabele 5–3 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-3: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 2600 568 207 320
AA 5045 2327 387 2600 -269 -98 185
BB 6315 2327 392 2600 996 363 540
AC 6055 2327 643 2600 485 177 025
AD 6541 2327 663 2600 951 347 115
BC 6428 2327 647 2600 854 311 710
CC 6522 2327 615 2600 980 357 700
D 4724 2327 501 2600 -704 -256 960
E 5908 2327 567 2600 414 151 110
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
43
Iz tabele 5–4 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji BB. Pri kombinacijah AB, AA, AC, D in E vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-4: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
20424
100
100
1248
A
A
15240
15240
100
100
3600
B
B
20424
17724
100
87
0
A
C
15240
21336
100
100
1152
A
D
10972
28536
72
100
0
B
C
17490
21336
86
100
0
C
C
21336
18063
100
85
0
D 28536 100 4320
E 35688 100 1488
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
44
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–5 in 5–6.
Kot je razvidno iz tabele 5–5 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije CC.
Tabela 5-5: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 2400 768 280 320
AA 5045 2327 387 2400 -69 -25 185
BB 5911 2327 377 2400 806 294 190
AC 6055 2327 643 2400 685 250 025
AD 6120 2327 645 2400 748 273 020
BC 6022 2327 632 2400 663 241 995
CC 6104 2327 539 2400 838 305 870
D 4724 2327 501 2400 -504 -183 960
E 5908 2327 567 2400 614 224 110
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
45
Iz tabele 5–6 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji CC. Pri kombinacijah AB, AA, AC, D in E vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-6: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
20424
100
100
248
A
A
15240
15240
100
100
2600
B
B
20424
15279
100
75
0
A
C
15240
21336
100
100
152
A
D
8433
28536
55
100
0
B
C
15044
21336
74
100
0
C
C
21336
15537
100
73
0
D 28536 100 3320
E 35688 100 488
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
46
Pri vhodni količini silaže 55 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–7 in 5–8.
Kot je razvidno iz tabele 5–5 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-7: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5600 2327 398 2200 675 246 375
AA 5045 2327 387 2200 131 47 815
BB 5506 2327 362 2200 617 225 205
AC 5699 2327 627 2200 545 198 925
AD 5701 2327 627 2200 547 199 655
BC 5618 2327 617 2200 474 173 010
CC 5686 2327 573 2200 586 213 890
D 4724 2327 501 2200 -304 -110 960
E 5694 2327 560 2200 607 221 555
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
47
Iz tabele 5–8 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji AB. Pri kombinaciji AA, in D vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-8: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
18585
100
91
0
A
A
15240
15240
100
100
1600
B
B
20424
12834
100
63
0
A
C
13086
21336
86
100
0
A
D
7620
26816
50
94
0
B
C
12599
21336
62
100
0
C
C
21336
13011
100
61
0
D 28536 100 2320
E 34393 96 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
48
Pri vhodni količini silaže 50 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–9 in 5–10.
Kot je razvidno iz tabele 5–9 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-9: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5194 2327 382 2000 485 177 025
AA 5045 2327 387 2000 332 121 180
BB 5100 2327 346 2000 427 155 855
AC 5278 2327 609 2000 342 124 830
AD 5282 2327 610 2000 345 125 925
BC 5212 2327 601 2000 284 103 660
CC 5268 2327 553 2000 388 141 620
D 4724 2327 500 2000 -103 -37 595
E 5275 2327 545 2000 403 147 095
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
49
Iz tabele 5–10 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji AB. Pri kombinaciji AA in D vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-10: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
16139
100
79
0
A
A
15240
15240
100
100
600
B
B
20424
10388
100
51
0
A
C
10546
21336
63
100
0
A
D
7620
24285
50
85
0
B
C
10212
21275
50
100
0
C
C
21154
10668
99
50
0
D 28536 100 1320
E 31864 89 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
50
Pri vhodni količini silaže 45 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–11 in 5–12.
Kot je razvidno iz tabele 5–11 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-11: Ekonomska analiza pri količini silaže 45 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4790 2327 367 1800 281 102 565
AA 4877 2327 379 1800 364 132 860
BB 4696 2327 339 1800 223 81 395
AC 4857 2327 590 1800 121 44 165
AD 4863 2327 593 1800 126 45 990
BC 4794 2327 580 1800 66 24 090
CC 4850 2327 497 1800 170 62 050
D 4724 2327 500 1800 97 35 405
E 4856 2327 531 1800 184 67 160
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
51
Iz tabele 5–12 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji AA. Pri kombinaciji D vidimo, da med procesom nastane več bioplina, kot ga porabijo kogeneracije, kar neugodno vpliva na namensko funkcijo, saj nam silaža predstavlja strošek.
Tabela 5-12: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
13694
100
67
0
A
A
14224
15240
93
100
0
B
B
10212
18154
50
89
0
A
C
8006
21336
53
100
0
A
D
7620
21756
50
76
0
B
C
10212
18749
50
88
0
C
C
18628
10668
87
50
0
D 28536 100 320
E 29335 82 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
52
Pri vhodni količini silaže 40 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–13 in 5–14.
Kot je razvidno iz tabele 5–13 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-13: Ekonomska analiza pri količini silaže 40 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4385 2327 352 1600 106 38 690
AA 4457 2327 360 1600 170 62 050
BB 4291 2327 320 1600 44 16 060
AC 4439 2327 569 1600 -57 -20 805
AD 4444 2327 576 1600 -59 -21 535
BC 4377 2327 558 1600 -108 -39 420
CC 4432 2327 573 1600 -68 -24 820
D 4439 2327 489 1600 23 8395
E 4438 2327 516 1600 -5 -1825
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
53
Iz tabele 5–14 je razvidno, da je največja proizvodnja električne energije pri kombinaciji AA.
Tabela 5-14: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
11248
100
55
0
A
A
11648
15240
77
100
0
B
B
15709
10212
77
50
0
A
C
7620
19194
50
90
0
A
D
7620
19226
50
67
0
B
C
10212
16224
50
76
0
C
C
10668
16103
50
76
0
D 26815 94 0
E 26806 75 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
54
5.2 Rezultati pri ceni silaže 45 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–15.
Kot je razvidno iz tabele 5–15 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-15: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3150 18 6570
AA 5045 2327 387 3150 -819 -29 8935
BB 6720 2327 408 3150 835 304 775
AC 6055 2327 643 3150 -65 -23 725
AD 6962 2327 682 3150 803 293 095
BC 6832 2327 663 3150 692 252 580
CC 6940 2327 637 3150 826 301 490
D 4724 2327 501 3150 -1254 -457 710
E 5908 2327 567 3150 -136 -49 640
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–16.
Kot je razvidno iz tabele 5–16 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-16: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 2925 243 88 695
AA 5045 2327 387 2925 -594 -216 810
BB 6315 2327 392 2925 671 244 915
AC 6055 2327 643 2925 160 58 400
AD 6541 2327 663 2925 626 228 490
BC 6428 2327 647 2925 529 193 085
CC 6522 2327 615 2925 655 239 075
D 4724 2327 501 2925 -1029 -375 585
E 5908 2327 567 2925 89 32 485
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
55
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–17.
Kot je razvidno iz tabele 5–17 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije CC.
Tabela 5-17: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 2700 468 170 820
AA 5045 2327 387 2700 -369 -134 685
BB 5911 2327 377 2700 507 185 055
AC 6055 2327 643 2700 385 140 525
AD 6120 2327 645 2700 448 163 520
BC 6022 2327 632 2700 363 132 495
CC 6104 2327 539 2700 538 196 370
D 4724 2327 501 2700 -804 -293 460
E 5908 2327 567 2700 314 114 610
Pri vhodni količini silaže 55 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–18.
Kot je razvidno iz tabele 5–18 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-18: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5600 2327 398 2475 400 146 000
AA 5045 2327 387 2475 -144 -52 560
BB 5506 2327 362 2475 342 124 830
AC 5699 2327 627 2475 270 98 550
AD 5701 2327 627 2475 272 99 280
BC 5618 2327 617 2475 199 72 635
CC 5686 2327 573 2475 311 113 515
D 4724 2327 501 2475 -579 -211 335
E 5694 2327 560 2475 332 121 180
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
56
Pri vhodni količini silaže 50 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–19.
Kot je razvidno iz tabele 5–19 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-19: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5194 2327 382 2250 235 85 775
AA 5045 2327 387 2250 81 29 565
BB 5100 2327 346 2250 177 64 605
AC 5278 2327 609 2250 92 33 580
AD 5282 2327 610 2250 95 34 675
BC 5212 2327 601 2250 34 12 410
CC 5268 2327 553 2250 138 50 370
D 4724 2327 500 2250 -353 -128 845
E 5275 2327 545 2250 153 55 845
Pri vhodni količini silaže 45 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–20.
Kot je razvidno iz tabele 5–20 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-20: Ekonomska analiza pri količini silaže 45 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4790 2327 367 2025 71 25 915
AA 4877 2327 379 2025 146 53 290
BB 4696 2327 339 2025 5 1825
AC 4857 2327 590 2025 -85 -31 025
AD 4863 2327 593 2025 -82 -29 930
BC 4794 2327 580 2025 -138 -50 370
CC 4850 2327 497 2025 1 365
D 4724 2327 500 2025 -128 -46 720
E 4856 2327 531 2025 -27 -9855
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
57
Pri vhodni količini silaže 40 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–21.
Kot je razvidno iz tabele 5–21 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-21: Ekonomska analiza pri količini silaže 40 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4385 2327 352 1800 -94 -34 310
AA 4457 2327 360 1800 -30 -10 950
BB 4291 2327 320 1800 -156 -56 940
AC 4439 2327 569 1800 -257 -93 805
AD 4444 2327 576 1800 -259 -94 535
BC 4377 2327 558 1800 -308 -112 420
CC 4432 2327 573 1800 -268 -97 820
D 4439 2327 489 1800 -177 -64 605
E 4438 2327 516 1800 -205 -74 825
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
58
5.3 Rezultati pri ceni silaže 50 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 50 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–22.
Kot je razvidno iz tabele 5–22 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-22: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 50 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3500 -332 -121 180
AA 5045 2327 387 3500 -1169 -426 685
BB 6720 2327 408 3500 485 177 025
AC 6055 2327 643 3500 -415 -151 475
AD 6962 2327 682 3500 453 165 345
BC 6832 2327 663 3500 342 124 830
CC 6940 2327 637 3500 476 173 740
D 4724 2327 501 3500 -1604 -585 460
E 5908 2327 567 3500 -486 -177 390
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 50 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–23.
Kot je razvidno iz tabele 5–23 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-23: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 50 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3250 -82 -29 930
AA 5045 2327 387 3250 -919 -335 435
BB 6315 2327 392 3250 346 126 290
AC 6055 2327 643 3250 -165 -60 225
AD 6541 2327 663 3250 301 109 865
BC 6428 2327 647 3250 204 74 460
CC 6522 2327 615 3250 330 120 450
D 4724 2327 501 3250 -1354 -494 210
E 5908 2327 567 3250 -236 -86 140
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
59
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 50 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–24.
Kot je razvidno iz tabele 5–24 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije CC.
Tabela 5-24: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 50 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3000 168 61 320
AA 5045 2327 387 3000 -669 -244 185
BB 5911 2327 377 3000 207 75 555
AC 6055 2327 643 3000 85 31 025
AD 6120 2327 645 3000 148 54 020
BC 6022 2327 632 3000 63 22 995
CC 6104 2327 539 3000 238 86 870
D 4724 2327 501 3000 -1104 -402 960
E 5908 2327 567 3000 14 5110
Pri vhodni količini silaže 55 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 50 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–25.
Kot je razvidno iz tabele 5–55 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-25: Ekonomska analiza pri količini silaže 55 t/dan in ceni 50 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5600 2327 398 2750 125 45 625
AA 5045 2327 387 2750 -419 -152 935
BB 5506 2327 362 2750 67 24 455
AC 5699 2327 627 2750 -5 -1825
AD 5701 2327 627 2750 -3 -1095
BC 5618 2327 617 2750 -76 -27 740
CC 5686 2327 573 2750 36 131 40
D 4724 2327 501 2750 -854 -311 710
E 5694 2327 560 2750 57 20 805
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
60
Pri vhodni količini silaže 50 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 50 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–26.
Kot je razvidno iz tabele 5–26 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-26: Ekonomska analiza pri količini silaže 50 t/dan in ceni 50 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5194 2327 382 2500 -15 -5475
AA 5045 2327 387 2500 -169 -61 685
BB 5100 2327 346 2500 -73 -26 645
AC 5278 2327 609 2500 -158 -57 670
AD 5282 2327 610 2500 -155 -56 575
BC 5212 2327 601 2500 -216 -78 840
CC 5268 2327 553 2500 -112 -40 880
D 4724 2327 501 2500 -604 -220 460
E 5275 2327 545 2500 -97 -35 405
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
61
5.4 Rezultati pri ceni silaže 55 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 55 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–27.
Kot je razvidno iz tabele 5–27 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-27: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 55 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3850 -682 -248 930
AA 5045 2327 387 3850 -1519 -554 435
BB 6720 2327 408 3850 135 49 275
AC 6055 2327 643 3850 -765 -279 225
AD 6962 2327 682 3850 103 37 595
BC 6832 2327 663 3850 -8 -2920
CC 6940 2327 637 3850 126 45 990
D 4724 2327 501 3850 -1954 -713 210
E 5908 2327 567 3850 -836 -305 140
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 55 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–28.
Kot je razvidno iz tabele 5–28 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-28: Ekonomska analiza pri količini silaže 65 t/dan in ceni 55 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3575 -407 -148 555
AA 5045 2327 387 3575 -1244 -454 060
BB 6315 2327 392 3575 21 7665
AC 6055 2327 643 3575 -490 -178 850
AD 6541 2327 663 3575 -24 -8760
BC 6428 2327 647 3575 -121 -44 165
CC 6522 2327 615 3575 5 1825
D 4724 2327 501 3575 -1679 -612 835
E 5908 2327 567 3575 -561 -204 765
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
62
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 55 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–29.
Kot je razvidno iz tabele 5–29 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije CC.
Tabela 5-29: Ekonomska analiza pri količini silaže 60 t/dan in ceni 55 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 3300 -132 -48 180
AA 5045 2327 387 3300 -969 -353 685
BB 5911 2327 377 3300 -93 -33 945
AC 6055 2327 643 3300 -215 -78 475
AD 6120 2327 645 3300 -152 -55 480
BC 6022 2327 632 3300 -237 -86 505
CC 6104 2327 539 3300 -62 -22 630
D 4724 2327 501 3300 -1404 -512 460
E 5908 2327 567 3300 -286 -104 390
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
63
5.5 Rezultati pri ceni silaže 60 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 200 m3/t silaže), ceni silaže 60 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–30.
Kot je razvidno iz tabele 5–30 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije BB.
Tabela 5-30: Ekonomska analiza pri količini silaže 70 t/dan in ceni 60 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5904 2327 409 4200 -1032 -376 680
AA 5045 2327 387 4200 -1869 -682 185
BB 6720 2327 408 4200 -215 -78 475
AC 6055 2327 643 4200 -1115 -406 975
AD 6962 2327 682 4200 -247 -90 155
BC 6832 2327 663 4200 -358 -130 670
CC 6940 2327 637 4200 -224 -81 760
D 4724 2327 501 4200 -2304 -840 960
E 5908 2327 567 4200 -1186 -432 890
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
64
5.6 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 40 €/t
V primeru sušnih obdobij in takrat kadar pridelek koruze poškoduje toča, je lahko kvaliteta silaže bistveno slabša, zato smo tudi to vključili v našo analizo.
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–31 in 5–32.
Kot je razvidno iz tabele 5–31 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-31: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5681 2327 401 2800 153 55 845
AA 5045 2327 387 2800 -469 -171 185
BB 5587 2327 365 2800 95 34 675
AC 5783 2327 631 2800 25 9125
AD 5785 2327 631 2800 27 9855
BC 5698 2327 620 2800 -49 -17 885
CC 5769 2327 577 2800 65 23 725
D 4724 2327 501 2800 -904 -329 960
E 5777 2327 563 2800 87 31 755
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
65
Tabela 5-32: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
19074
100
93
0
A
A
15240
15240
100
100
1800
B
B
20424
13322
100
65
0
A
C
13594
21336
89
100
0
A
D
7620
27321
50
96
0
B
C
13088
21336
64
100
0
C
C
21336
13517
100
63
0
D 28536 100 2520
E 34898 98 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
66
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–33 in 5–34.
Kot je razvidno iz tabele 5–33 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-33: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5357 2327 389 2600 41 14 965
AA 5045 2327 387 2600 -269 -98 185
BB 5263 2327 353 2600 -17 -6205
AC 5446 2327 616 2600 -97 -35 405
AD 5450 2327 617 2600 -94 -34 310
BC 5375 2327 608 2600 -160 -58 400
CC 5435 2327 560 2600 -52 -18 980
D 4724 2327 501 2600 -704 -256 960
E 5443 2327 551 2600 -35 -12 775
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
67
Tabela 5-34: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
17118
100
84
0
A
A
15240
15240
100
100
1000
B
B
20424
11366
100
56
0
A
C
11562
21336
76
100
0
A
D
7620
25298
50
89
0
B
C
11131
21336
55
100
0
C
C
21336
11496
100
54
0
D 28536 100 1720
E 32876 92 0
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
68
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 40 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazujeta tabeli 5–35 in 5–36.
Kot je razvidno iz tabele 5–35 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-35: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 40 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5033 2327 376 2400 -70 -25550
AA 5046 2327 387 2400 -68 -24820
BB 4939 2327 349 2400 -137 -50005
AC 5110 2327 602 2400 -219 -79935
AD 5115 2327 603 2400 -215 -78475
BC 5045 2327 593 2400 -275 -100375
CC 5101 2327 498 2400 -124 -45260
D 4724 2327 501 2400 -504 -183960
E 5108 2327 540 2400 -159 -58035
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
69
Tabela 5-36: Količina proizvedene električne energija in odstotek delovanja kogeneracije.
Kombinacija
kogeneracij
Proizvedena
električna energija
[kWh/dan]
Odstotek
delovanja
kogeneracije
[%]
Bioplin, ki se ni
porabil
[m3]
A
B
15240
15161
100
74
0
A
A
15240
15240
100
100
200
B
B
10212
19622
50
96
0
A
C
9530
21336
63
100
0
A
D
7620
23274
50
82
0
B
C
10212
20265
50
95
0
C
C
20144
10668
94
50
0
D 28536 100 920
E 30853 86 488
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
70
5.7 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 30 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–37.
Kot je razvidno iz tabele 5–37 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-37: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5681 2327 401 2100 853 311 345
AA 5045 2327 387 2100 231 84 315
BB 5587 2327 365 2100 795 290 175
AC 5783 2327 631 2100 725 264 625
AD 5785 2327 631 2100 727 265 355
BC 5698 2327 620 2100 651 237 615
CC 5769 2327 577 2100 765 279 225
D 4724 2327 501 2100 -204 -74 460
E 5777 2327 563 2100 787 287 255
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–38.
Kot je razvidno iz tabele 5–38 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-38: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5357 2327 389 1950 691 252 215
AA 5045 2327 387 1950 381 139 065
BB 5263 2327 353 1950 633 231 045
AC 5446 2327 616 1950 553 201 845
AD 5450 2327 617 1950 556 202 940
BC 5375 2327 608 1950 490 178 850
CC 5435 2327 560 1950 598 218 270
D 4724 2327 501 1950 -54 -19 710
E 5443 2327 551 1950 615 224 475
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
71
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–39.
Kot je razvidno iz tabele 5–39 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-39: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5033 2327 376 1800 530 193 450
AA 5046 2327 387 1800 532 194 180
BB 4939 2327 349 1800 463 168 995
AC 5110 2327 602 1800 381 139 065
AD 5115 2327 603 1800 385 140 525
BC 5045 2327 593 1800 325 118 625
CC 5101 2327 498 1800 476 173 740
D 4724 2327 501 1800 96 35 040
E 5108 2327 540 1800 441 160 965
Pri vhodni količini silaže 55 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–40.
Kot je razvidno iz tabele 5–40 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-40: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 55 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4709 2327 364 1650 368 134 320
AA 4794 2327 376 1650 441 160 965
BB 4615 2327 337 1650 301 109 865
AC 4774 2327 587 1650 210 76 650
AD 4779 2327 590 1650 212 77 380
BC 4711 2327 576 1650 158 57 670
CC 4766 2327 498 1650 291 106 215
D 4724 2327 501 1650 246 89 790
E 4773 2327 528 1650 268 97 820
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
72
Pri vhodni količini silaže 50 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–41.
Kot je razvidno iz tabele 5–41 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-41: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 50 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4385 2327 352 1500 206 75 190
AA 4457 2327 361 1500 269 98 185
BB 4291 2327 320 1500 144 52 560
AC 4439 2327 570 1500 42 15 330
AD 4444 2327 576 1500 41 14 965
BC 4376 2327 559 1500 -10 -3650
CC 4432 2327 573 1500 32 11 680
D 4439 2327 489 1500 123 44 895
E 4438 2327 517 1500 94 34 310
Pri vhodni količini silaže 45 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–42.
Kot je razvidno iz tabele 5–42 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-42: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 45 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4055 2327 339 1350 39 14 235
AA 4120 2327 346 1350 97 35 405
BB 3967 2327 312 1350 -22 -8030
AC 4105 2327 553 1350 -125 -45 625
AD 4109 2327 593 1350 -161 -58 765
BC 4042 2327 542 1350 -177 -64 605
CC 4097 2327 498 1350 -78 -28 470
D 4104 2327 475 1350 -48 -17520
E 4103 2327 505 1350 -79 -28 835
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
73
Pri vhodni količini silaže 40 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–43.
Kot je razvidno iz tabele 5–43 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-43: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 40 t/dan in ceni 30 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 3719 2327 324 1200 -132 -48 180
AA 3784 2327 331 1200 -74 -27 010
BB 3643 2327 300 1200 -184 -67 160
AC 3770 2327 536 1200 -293 -106 945
AD 3774 2327 549 1200 -302 -110 230
BC 3707 2327 525 1200 -345 -125 925
CC 3763 2327 498 1200 -262 -95 630
D 3769 2327 462 1200 -220 -80 300
E 3768 2327 494 1200 -253 -92 345
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
74
5.8 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 35 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 35 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–44.
Kot je razvidno iz tabele 5–44 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-44: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5681 2327 401 2450 503 183 595
AA 5045 2327 387 2450 -119 -43 435
BB 5587 2327 365 2450 445 162 425
AC 5783 2327 631 2450 375 136 875
AD 5785 2327 631 2450 377 137 605
BC 5698 2327 620 2450 301 109 865
CC 5769 2327 577 2450 415 151 475
D 4724 2327 501 2450 -554 -202 210
E 5777 2327 563 2450 437 159 505
Pri vhodni količini silaže 65 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 35 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–45.
Kot je razvidno iz tabele 5–45 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-45: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 65 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5357 2327 389 2275 366 133 590
AA 5045 2327 387 2275 56 204 40
BB 5263 2327 353 2275 308 112 420
AC 5446 2327 616 2275 228 83 220
AD 5450 2327 617 2275 231 84 315
BC 5375 2327 608 2275 165 60 225
CC 5435 2327 560 2275 273 99 645
D 4724 2327 501 2275 -379 -138 335
E 5443 2327 551 2275 290 105 850
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
75
Pri vhodni količini silaže 60 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 35 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–46.
Kot je razvidno iz tabele 5–46 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-46: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 60 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5033 2327 376 2100 230 83 950
AA 5046 2327 387 2100 232 84 680
BB 4939 2327 349 2100 163 59 495
AC 5110 2327 602 2100 81 29 565
AD 5115 2327 603 2100 85 31 025
BC 5045 2327 593 2100 25 9125
CC 5101 2327 498 2100 176 64 240
D 4724 2327 501 2100 -204 -74 460
E 5108 2327 540 2100 141 51 465
Pri vhodni količini silaže 55 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 35 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–47.
Kot je razvidno iz tabele 5–47 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-47: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 55 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4709 2327 364 1925 93 33 945
AA 4794 2327 376 1925 166 60 590
BB 4615 2327 337 1925 26 9490
AC 4774 2327 587 1925 -65 -23 725
AD 4779 2327 590 1925 -63 -22 995
BC 4711 2327 576 1925 -117 -42 705
CC 4766 2327 498 1925 16 5840
D 4724 2327 501 1925 -29 -10 585
E 4773 2327 528 1925 -7 -2555
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
76
Pri vhodni količini silaže 50 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–48.
Kot je razvidno iz tabele 5–48 je največja namenska funkcija pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-48: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 50 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4385 2327 352 1750 -44 -16 060
AA 4457 2327 361 1750 19 6935
BB 4291 2327 320 1750 -106 -38 690
AC 4439 2327 570 1750 -208 -75 920
AD 4444 2327 576 1750 -209 -76 285
BC 4376 2327 559 1750 -260 -94 900
CC 4432 2327 573 1750 -218 -79 570
D 4439 2327 489 1750 -127 -46 355
E 4438 2327 517 1750 -156 -56 940
Pri vhodni količini silaže 45 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 30 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–49.
Kot je razvidno iz tabele 5–49 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AA.
Tabela 5-49: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 45 t/dan in ceni 35 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 4055 2327 339 1575 -186 -67 890
AA 4120 2327 346 1575 -128 -46 720
BB 3967 2327 312 1575 -247 -90 155
AC 4105 2327 553 1575 -350 -127 750
AD 4109 2327 593 1575 -386 -140 890
BC 4042 2327 542 1575 -402 -146 730
CC 4097 2327 498 1575 -303 -110 595
D 4104 2327 475 1575 -273 -99 645
E 4103 2327 505 1575 -304 -110 960
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
77
5.9 Rezultati pri 20 % slabši kvaliteti silaže in ceni 45 €/t
Pri vhodni količini silaže 70 t/dan (izplen bioplina 160 m3/t silaže), ceni silaže 45 €/t in
sterilizaciji 20 t/dan so bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 5–50.
Kot je razvidno iz tabele 5–50 je največja namenska funkcija oz. najmanjša izguba pri kombinaciji kogeneracije AB.
Tabela 5-50: Ekonomska analiza slabše kvalitete silaže pri 70 t/dan in ceni 45 €/t.
Kombinacija
kogeneracij
Prihodek
[€/dan]
Fiksni
stroški in
elektrika
[€/dan]
Variabilni
stroški
[€/dan]
Stroški
silaže
[€/dan]
Namenska
funkcija
[€/dan]
Dobiček
[€/a]
AB 5681 2327 401 3150 -197 -71 905
AA 5045 2327 387 3150 -819 -298 935
BB 5587 2327 365 3150 -255 -93 075
AC 5783 2327 631 3150 -325 -118 625
AD 5785 2327 631 3150 -323 -117 895
BC 5698 2327 620 3150 -399 -145 635
CC 5769 2327 577 3150 -285 -104 025
D 4724 2327 501 3150 -1254 -457 710
E 5777 2327 563 3150 -263 -95 995
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
78
6 Rezultati in diskusija
S pomočjo matematičnega programa GAMS smo iskali optimalno rešitev med različnimi kogeneracijami.
Z matematičnim modelom smo najprej poiskali optimalno rešitev med danimi kogeneracijami pri določeni ceni silaže. Pogledali smo še pri katerih vrednostih se spremenijo kombinacije kogeneracij. V raziskavo smo vključili tudi nepredvidljive vremenske pojave, kot sta suša ali toča. Tudi tukaj smo poiskali optimalno rešitev.
6.1 Rešitve pri ceni silaže 40 €/t
Iz tabele 6–1 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo izbrane kombinacije kogeneracij.
Tabela 6-1: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 40 €/t.
Kombinacija kogeneracije Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AA oz. 2 krat JMC 312 40 62 050
AA oz. 2 krat JMC 312 45 132 860
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 177 025
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 246 375
CC oz. 2 krat JMC 412 60 305 870
BB oz. 2 krat JMC 316 65 363 570
BB oz. 2 krat JMC 316 70 432 525
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–2.
Iz tabele 6–2 je razvidno, da se z večanjem količine silaže do 60 t/dan veča dobiček, vendar po tej količini začne padati, saj se pri procesu ustvari več bioplina, kot ga kogeneraciji porabita in potem ta plin zgori na plinski bakli. Če plin zgori na plinski bakli nam to predstavlja izgubo, saj silažo doziramo v proces, bioplina pa ne izkoristimo v kogeneraciji.
Tabela 6-2: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 40 €/t.
Kombinacija kogeneracije Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 40 38 690
AB oz. JMC 312 in JMC 316 45 102 565
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 177 025
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 246 375
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 280 320
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 207 320
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 134 320
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
79
6.2 Rešitve pri ceni silaže 45 €/t
Iz tabele 6–3 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo izbrane kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 40 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-3: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 45 €/t.
Kombinacija kogeneracije Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AA oz. 2 krat JMC 312 40 -10 950
AA oz. 2 krat JMC 312 45 53 290
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 85 775
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 146 000
CC oz. 2 krat JMC 412 60 196 370
BB oz. 2 krat JMC 316 65 244 915
BB oz. 2 krat JMC 316 70 304 775
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–4.
Iz tabele 6–4 je razvidno, da se z večanjem količine silaže do 60 t/dan veča dobiček, vendar po tej količini začne padati, saj se pri procesu ustvari več bioplina, kot ga kogeneraciji porabita in potem ta plin zgori na plinski bakli. Če plin zgori na plinski bakli nam to predstavlja izgubo, saj silažo doziramo v proces, bioplina pa ne izkoristimo v kogeneraciji.
Tabela 6-4: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 45 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 45 €/t
Kombinacija kogeneracije Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 40 -34 310
AB oz. JMC 312 in JMC 316 45 25 915
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 85 695
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 146 000
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 170 820
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 88 695
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 6570
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
80
6.3 Rešitve pri ceni silaže 50 €/t
Iz tabele 6–5 je razvidno, se da z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo izbrane kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 50 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-5: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 50 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 50 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 -5475
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 45 625
CC oz. 2 krat JMC 412 60 86 870
BB oz. 2 krat JMC 316 65 126 290
BB oz. 2 krat JMC 316 70 177 025
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–6.
Iz tabele 6–6 je razvidno, da se z večanjem količine silaže do 60 t/dan veča dobiček, vendar po tej količini začne padati, saj se pri procesu ustvari več bioplina, kot ga kogeneraciji porabita in potem ta plin zgori na plinski bakli. Če plin zgori na plinski bakli nam to predstavlja izgubo, saj silažo doziramo v proces, bioplina pa ne izkoristimo v kogeneraciji.
Tabela 6-6: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 50 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 50 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 -5475
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 45 625
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 86 870
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 -29 930
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 -121 180
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
81
6.4 Rešitve pri ceni silaže 55 €/t
Iz tabele 6–7 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 60 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-7: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 55 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 55 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
CC oz. 2 krat JMC 412 60 -22 630
BB oz. 2 krat JMC 316 65 7665
BB oz. 2 krat JMC 316 70 49 275
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–8.
Iz tabele 6–8 je razvidno, da imamo pri vseh količinah silaže izgubo.
Tabela 6-8: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 55 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 55 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 -48 180
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 -148 555
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 -248 930
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
82
6.5 Rešitve pri ceni silaže 60 €/t
Iz tabele 6–9 je razvidno, da imamo izgubo že pri 70 t/dan.
Tabela 6-9: Prikaz dobička pri različnih količinah silaže in ceni 60 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 60 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
BB oz. 2 krat JMC 316 70 -78 475
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–10.
Iz tabele 6–10 je razvidno, da imamo pri količini 70 t/dan silaže velikansko izgubo.
Tabela 6-10: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni silaže 60 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 60 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 -376 680
Pri količini silaže nad 60 t/dan nastane več bioplin, kot ga kogeneraciji porabita, zato začne letni dobiček padati.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
83
6.6 Rešitve pri ceni 30 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže
Iz tabele 6–11 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo izbrane kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 40 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-11: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 30 €/t.
Slaba kvaliteta silaže pri ceni 30 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AA oz. 2 krat JMC 312 40 -27 010
AA oz. 2 krat JMC 312 45 35 405
AA oz. 2 krat JMC 312 50 98 185
AA oz. 2 krat JMC 312 55 160 965
AA oz. 2 krat JMC 312 60 194 180
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 252 215
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 311 345
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–12.
Iz tabele 6–12 je razvidno, da se z večanjem količine silaže do 70 t/dan veča tudi dobiček.
Tabela 6-12: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne
silaže 30 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 30 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 40 -48 180
AB oz. JMC 312 in JMC 316 45 14 235
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 75 190
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 134 320
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 193 450
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 252 215
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 311 345
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
84
6.7 Rešitve pri ceni 35 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže
Iz tabele 6–13 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 45 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-13: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 35 €/t.
Slaba kvaliteta silaže pri ceni 35 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AA oz. 2 krat JMC 312 45 -46 720
AA oz. 2 krat JMC 312 50 6935
AA oz. 2 krat JMC 312 55 60 590
AA oz. 2 krat JMC 312 60 84 680
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 133 590
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 183 595
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–14.
Iz tabele 6–14 je razvidno, da moramo dozirati vsaj 55 t/dan silaže, da ne delamo izgube.
Tabela 6-14: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne
silaže 35 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 35 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 45 -67 890
AB oz. JMC 312 in JMC 316 50 -16 050
AB oz. JMC 312 in JMC 316 55 33 945
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 83 950
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 133 590
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 183 595
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
85
6.8 Rešitve pri ceni 40 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže
Iz tabele 6–15 je razvidno, da se z večanjem količine silaže povečuje tudi letni dobiček. Prav tako, ko se veča količina silaže, se spreminjajo izbrane kombinacije kogeneracij. Pri količini silaže 60 t/dan imamo že izgubo.
Tabela 6-15: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 40 €/t.
Slaba kvaliteta silaže pri ceni 40 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AA oz. 2 krat JMC 312 60 -24 820
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 14 965
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 55 845
Če bi izbrali kombinacijo kogeneracije AB (JMC 312 in 316) bi bili dobljeni rezultati, kot jih prikazuje tabela 6–16.
Iz tabele 6–16 je razvidno, da moramo dozirati vsaj 65 t/dan silaže, da ne delamo izgube.
Tabela 6-16: Ekonomska analiza pri kombinaciji kogeneracije AB in ceni slabše kvalitetne
silaže 40 €/t.
Dobra kvaliteta silaže pri ceni 40 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 60 -25 550
AB oz. JMC 312 in JMC 316 65 14 965
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 55 845
6.9 Rešitve pri ceni 45 €/t za 20 % slabšo kvaliteto silaže
Pri ceni silaže 45 €/t imamo izgubo pod 65 t/dan.
Tabela 6-17: Prikaz dobička pri različnih količinah slabše kvalitetne silaže in ceni 45 €/t.
Slaba kvaliteta silaže pri ceni 45 €/t
Kombinacija kogeneracij Količina silaže
[t/dan]
Letni dobiček
[EUR/a]
AB oz. JMC 312 in JMC 316 70 -71 905
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
86
7 Zaključek
V okviru magistrske naloge smo izvedli raziskavo za podjetje Panvita Ekoteh d.o.o., ki se ukvarja s proizvodnjo električne energije iz bioplina. V podjetju imajo trenutno dve kogeneraciji (625 in 835 kWel). Ker je življenjska doba kogeneracij 60 000 delovnih ur, bo še potrebno letos zamenjati kogeneraciji.
Ker je investicija v kogeneraciji precejšnja, smo s pomočjo matematičnega programa GAMS poiskali optimalno rešitev med naslednjimi možnimi kombinacijami kogeneracij:
AA (2 krat JMC 312–635 kWel),
AB (JMC 312–635 kWel in JMC 316–851 kWel),
BB (2 krat JMC 316–851 kWel),
AC (JMC 312–635 kWel in JMC 412–889 kWel),
AD (JMC 312–635 kWel in JMC 416–1189 kWel),
BC (JMC 316–851 kWel in JMC 412–889 kWel ),
CC (2 krat JMC 412–889 kWel),
D (JMC 416–1189 kWel) in
E (JMC 420–1487 kWel).
Ugotovili smo, da ima izplen bioplina velik vpliv na izbiro kombinacij kogeneracije in
posledično na dobiček. Pri najvišji količini kvalitetne silaže, ne glede na ceno, izbere
program GAMS kombinacijo BB. Pri najnižji količini silaže pa kombinacijo AA. Predvsem
cena silaže vpliva na dobiček. Ugotovili smo še, da je lahko najvišja cena pri kvalitetni
silaži 55 €/t, če pa je cena višja, imamo izgubo.
Če imamo slabšo kvaliteto silaže, kar je lahko posledica neugodnih vremenskih razmer, kot
sta suša ali toča, potem imamo tudi slabši izplen bioplina iz enake količine silaže, kot če bi
imeli kvalitetno silažo. V naši nalogi smo predpostavili 20 % slabšo kvaliteto silaže. Pri
tem smo ugotovili, da pri največji količini silaže, tj. 70 t/dan, izbere program GAMS
kombinacijo kogeneracij AB, ne glede na ceno silaže. Pri najmanjši količini silaže pa
kombinacijo AA. Pri 20 % slabši kvaliteti silaže mora biti cena nižja od 45 €/t, drugače
imamo izgubo.
Glede na letno količino silaže, ki jo imajo na razpolago in čedalje bolj neugodne vremenske
razmere lahko dnevno doziramo 50–60 ton silaže. Iz tega pogoja je potem optimalna izbira
kombinacija AB. Pri tem pa ne sme biti cena kvalitetne silaže večja od 50 €/t in pri slabši
kvalitetni silaži 40 €/t.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
87
8 Literatura
[1] Ecos, storitve pri varovanju okolja. http://www.ecos.si/si/ecos/2/o-podjetju.html
(dostop 14. 5. 2014).
[2] Jejčič V. in Poje T. Bioplin v kmetijstvu. Informacije za proizvodnjo bioplina v
Sloveniji. Kmetijski inštitut Slovenija.
http://www.kis.si/datoteke/File/kis/SLO/MEH/Biogas/PUBLIKACIJA_BIOPLIN_V_
KMETIJSTVU.pdf (dostop 10. 4. 2014).
[3] Robert Travnikar: Varnost procesov za proizvodnjo bioplina, diplomsko delo.
Maribor: Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 2013.
[4] Maria Molnarne and Volkmar Schröder. II. Chemical Safety Engineering, Federal
Institute for Materials Research and Testing (BAM), D-12200, Berlin, Germany.
https://aiche.confex.com/aiche/s08/techprogram/P117628.HTM (dostop 14. 5. 2014).
[5] ADRIAPLIN d.o.o., Kalorična vrednost zemeljskega plina.
http://www.adriaplin.si/adriaplin/zemeljski-plin/zemeljski-plin-2/kaloricnost/ (dostop
14. 5. 2014).
[6] Serrano Peris R. Biogas Process Simulation using Aspen Plus, master Thesis,
Departmnet of Chemical Engineering, Biotechnology and Environmental Technology
Syddansk Universitet, 2011.
[7] Rozalija Drobež: Optimiranje procesov proizvodnje bioplina iz živalskih in drugih
organskih odpadkov z uporabo računalniško podprte procesne tehnike. Maribor:
Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 2011.
[8] EECN, energy efficiency competence master. Kogeneracija, opis sistema.
http://eecm.eu/slo/?page_id=68 (dostop 14. 5. 2014).
[9] GE Energy, Jenbacher, opis/upravljanje, 2007.
[10] Prosigma d. o. o. Kvalificirana proizvodnja električne energije. http://www.solarna-
tehnologija.si/DobroJeVedeti/ProizvajalecElektricneEnergije (dostop 14. 5. 2014).
[11] Agencija za energijo. Energija iz obnovljivih virov in soproizvodnje. Postopek
pridobitve podpore. https://www.agen-
rs.si/sl/informacija.asp?id_informacija=1122&id_meta_type=29 (dostop 14. 5. 2014).
[12] Inženirska zbornica Slovenije. Dobra inženirska praksa: Bioplinarna Nemščak.
http://www.izs.si/dobra-praksa/primeri-dobre-prakse/industrijski-objekti/bioplinarna-
nemscak/ (dostop 10. 3. 2014).
[13] Panvita Ekoteh d.o.o. Poslovnik za obratovanje Bioplinarne Nemščak. Rakičan. 2008.
[14] Uradni list. Uredba o predelavi biološko razgradljivih odpadkov in uporabi komposta
ali digestata. Priloga 1: Seznam biološko razgradljivih odpadkov in njihov
podrobnejši opis. http://www.uradni-list.si/files/RS_-2013-099-03557-OB~P001-
0000.PDF#!/pdf (dostop 10. 3. 2014)
[15] Nenad Kuharič: Model dodeljevanja izdelkov reaktorjem v kozmetični industriji.
Maribor: Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 2011.
[16] Zdravko Kravanja, Zorka Novak Pintarič: Optimiranje procesov, zbrano gradivo.
Maribor: Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 2006.
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
88
9 Priloge
9.1 Priloga 1: Matematični model programa GAMS, pri vhodnih podatkih 55 t silaže in ceni 40 €/t.
*optimizacija kogeneracijskih enot*
*Aleš Štumpf, 2014*
*kogenerator A 312 635 kW
*kogenerator B 316 851 kW
*kogenerator C 412 889 kW
*kogenerator D 416 1189 kW
*kogenerator E 420 1487 kW
*kombinacije /AB, AA, BB, AC, AD, BC, CC, D, E/
scalars
msil masa silaže v t na dan /55/
mSZP masa SZP in pomij t na dan /20/
izp izplen bioplina v m3 na tono /200/
izpSZP izplen bioplina SZP v m3 na tono /130/
csil cena silaže € na tono /40/
cel cena elektrike € na kWh /0.16555/
sfix fiksni stroški € na dan /2000/
sel strošek elektrike € na dan /327/
*colja cena olja € na L /2.6557/
*el. moč kogeneratorja A
mocA el. moč kW /635/
*el. moč kogeneratorja B
mocB el. moč kW /851/
*el. moč kogeneratorja C
mocC el. moč kW /889/
*el. moč kogeneratorja D
mocD el. moč kW /1189/
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
89
*el. moč kogeneratorja E
mocE el. moč kW /1487/
*Colje stroški olja € na dan /43.66/
*stroški A 635kW
CAam amortizacija € na dan /47.945/
CAobr obratovalni stroški € na obr uro /4.60/
CAolje stroški olja € na dan /34.92/
PorA poraba bioplina pri 100% moči motorja Nm3 na h /250/
*stroški B 851 kW
CBam amortizacija € na leto /53.816/
CBobr obratovalni stroški € na obr uro /5.30/
CBolje stroški olja € na dan /34.92/
PorB poraba bioplina pri 100% moči motorja Nm3 na h /348/
*stroški C 889 kW
CCam amortizacija € na dan /234.834/
CCobr obratovalni stroški € na obr uro /7.5/
CColje stroški olja € na dan /34.92/
PorC poraba bioplina pri 100% moči motorja Nm3 na h /352/
*stroški D 1189 kW
CDam amortizacija € na dan /266.145/
CDobr obratovalni stroški € na obr uro /7.95/
CDolje stroški olja € na dan /43.66/
PorD poraba bioplina pri 100% moči motorja Nm3 na h /470/
*stroški E 1487 kW
CEam amortizacija € na dan /313.112/
CEobr obratovalni stroški € na obr uro /8.4/
CEolje stroški olja € na dan /52.37/
PorE poraba bioplina pri 100% moči motorja Nm3 na h /588/
positive variables
sA,sB,sAB,
sA1,sA2,sAA,
sB2,sB3,sBB,
sA3,sC,sAC,
sA4,sD,sAD,
sB4,sC1,sBC,
sC2,sC3,sCC,
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
90
sD1,
sE,
*za kombinacijo AB
vbio,t,elA,VA,odstA,VB,elB,odstB,ostanek,
*za kombinacijo AA
vbio1,t1,elA1,VA1,odstA1,VA2,elA2,odstA2,ostanek1,
*za kombinacijo BB
Vbio2,t2,elB2,VB2,odstB2,VB3,elB3,odstB3,ostanek2,
*za kombinacijo AC
Vbio3,t3,elA3,VA3,odstA3,VC,elC,odstC,ostanek3,
*za kombinacijo AD
Vbio4,t4,elA4,VA4,odstA4,VD,elD,odstD,ostanek4,
*za kombinacijo BC
Vbio5,t5,elB4,VB4,odstB4,VC1,elC1,odstC1,ostanek5,
*za kombinacijo CC
Vbio6,t6,elC2,VC2,odstC2,VC3,elC3,odstC3,ostanek6,
*za kombinacijo D
Vbio7,t7,elD1,VD1,odstD1,ostanek7
*za kombinacijo D
Vbio8,t8,elE,VE,odstE,ostanek8;
BINARY variables
AB,AA,BB,AC,AD,BC,CC,D,E;
variables
elAB,elAA,elBB,elAC,elAD,elBC,elCC,elDcelotni,elEcelotni,
elABuro,elAAuro,elBBuro,elACuro,elADuro,elBCuro,elCCuro,elDuro,elEuro,
prihodek,sSILAZE;
Equations
*kombinacija AB
stroskiA,stroskiB,stroskiAB,
*kombinacija AA
stroskiA1,stroskiA2,stroskiAA,
*kombinacija BB
stroskiB2,stroskiB3,stroskiBB,
*kombinacija AC
stroskiA3,stroskiC,stroskiAC,
*kombinacija AD
stroskiA4,stroskiD,stroskiAD,
*kombinacija BC
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
91
stroskiB4,stroskiC1,stroskiBC,
*kombinacija CC
stroskiC2,stroskiC3,stroskiCC,
*kombinacija D
stroskiD1,
*kombinacija E
stroskiE,
eqbinary,namfun,stroskisilaze,
eq1,eq2,eq3,eq4, eq5,eq6,eq7,eq8,eq9,eq37,
eq10,eq11,eq12,eq13,eq14,eq15,eq16,eq17,eq18,eq38,
eq19,eq20,eq21,eq22,eq23,eq24,eq25,eq26,eq27,eq39,
eq28,eq29,eq30,eq31,eq32,eq33,eq34,eq35,eq36,eq40,
eq41,eq42,eq43,eq44,eq45,eq46,eq47,eq48,eq49,eq50,
eq51,eq52,eq53,eq54,eq55,eq56,eq57,eq58,eq59,eq60,
eq61,eq62,eq63,eq64,eq65,eq66,eq67,eq68,eq69,eq70,
eq71,eq72,eq73,eq74,eq75,eq76,eq77,
eq78,eq79,eq80,eq81,eq82,eq83,eq84
;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo AB
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq1.. Vbio=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq2.. VA=e=(t*porA);
eq3.. elA=e=(VA*mocA)/porA;
eq4.. odstA=e=elA/(mocA*24);
t.up=24;
t.lo=12;
eq5.. VB=l=Vbio-VA;
eq6.. elB=e=(VB*mocB)/porB;
eq7.. odstB=e=elB/(mocB*24);
eq8.. ostanek=e=Vbio-VA-VB;
elB.up=24*mocB;
odstB.lo=0.5;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq9.. elAB=e=(elA+elB)*cel;
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
92
eq37.. elABuro=e=(elA+elB)/24;
*stroški kogeneracije AB na €/dan
*stroški A
stroskiA.. sA=e=CAam+(odstA*24*CAobr)+CAolje;
*stroški B
stroskiB.. sB=e=CBam+(odstB*24*CBobr)+CBolje;
stroskiAB.. sAB=e=sA+sB;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo AA
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq10.. Vbio1=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq11.. VA1=e=(t1*porA);
eq12.. elA1=e=(VA1*mocA)/porA;
eq13.. odstA1=e=elA1/(mocA*24);
odstA1.up=1;
t1.up=24;
t1.lo=12;
eq14.. VA2=l=Vbio1-VA1;
eq15.. elA2=e=(VA2*mocA)/porA;
eq16.. odstA2=e=elA2/(mocA*24);
eq17.. ostanek1=e=Vbio1-VA1-VA2;
elA2.up=24*mocA;
odstA2.lo=0.5;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq18.. elAA=e=(elA1+elA2)*cel;
eq38.. elAAuro=e=(elA1+elA2)/24;
*stroški kogeneracije AA na €/dan
*stroški A
stroskiA1.. sA1=e=CAam+(odstA1*24*CAobr)+CAolje;
*stroški A1
stroskiA2.. sA2=e=CAam+(odstA2*24*CAobr)+CAolje;
stroskiAA.. sAA=e=sA1+sA2;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo BB
*volumen izplena bioplina v m3/dan
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
93
eq19.. Vbio2=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq20.. VB2=e=(t2*porB);
eq21.. elB2=e=(VB2*mocB)/porB;
eq22.. odstB2=e=elB2/(mocB*24);
t2.up=24;
t2.lo=12;
eq23.. VB3=l=Vbio2-VB2;
eq24.. elB3=e=(VB3*mocB)/porB;
eq25.. odstB3=e=elB3/(mocB*24);
eq26.. ostanek2=e=Vbio2-VB2-VB3;
elB3.up=24*mocB;
odstB3.lo=0.5;
*stroški kogeneracije BB na €/dan
*stroški B2
stroskiB2.. sB2=e=CAam+(odstB2*24*CAobr)+CBolje;
*stroški B3
stroskiB3.. sB3=e=CBam+(odstB3*24*CBobr)+CBolje;
stroskiBB.. sBB=e=sB2+sB3;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq27.. elBB=e=(elB2+elB3)*cel;
eq39.. elBBuro=e=(elB2+elB3)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo AC
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq28.. Vbio3=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq29.. VA3=e=(t3*porA);
eq30.. elA3=e=(VA3*mocA)/porA;
eq31.. odstA3=e=elA3/(mocA*24);
t3.up=24;
t3.lo=12;
eq32.. VC=l=Vbio3-VA3;
eq33.. elC=e=(VC*mocC)/porC;
eq34.. odstC=e=elC/(mocC*24);
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
94
eq35.. ostanek3=e=Vbio3-VA3-VC;
elC.up=24*mocC;
odstC.lo=0.5;
*stroški kogeneracije AC na €/dan
*stroški A3
stroskiA3.. sA3=e=CAam+(odstA3*24*CAobr)+CAolje;
*stroški C
stroskiC.. sC=e=CCam+(odstC*24*CCobr)+CColje;
stroskiAC.. sAC=e=sA3+sC;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq36.. elAC=e=(elA3+elC)*cel;
eq40.. elACuro=e=(elA3+elC)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo AD
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq41.. Vbio4=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq42.. VA4=e=(t4*porA);
eq43.. elA4=e=(VA4*mocA)/porA;
eq44.. odstA4=e=elA4/(mocA*24);
t4.up=24;
t4.lo=12;
eq45.. VD=l=Vbio4-VA4;
eq46.. elD=e=(VD*mocD)/porD;
eq47.. odstD=e=elD/(mocD*24);
eq48.. ostanek4=e=Vbio4-VA4-VD;
elD.up=24*mocD;
odstD.lo=0.5;
*stroški kogeneracije AD na €/dan
*stroški A4
stroskiA4.. sA4=e=CAam+(odstA4*24*CAobr)+CAolje;
*stroški D
stroskiD.. sD=e=CDam+(odstD*24*CDobr)+CDolje;
stroskiAD.. sAD=e=sA4+sD;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq49.. elAD=e=(elA4+elD)*cel;
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
95
eq50.. elADuro=e=(elA4+elD)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo BC
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq51.. Vbio5=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq52.. VB4=e=(t5*porB);
eq53.. elB4=e=(VB4*mocB)/porB;
eq54.. odstB4=e=elB4/(mocB*24);
t5.up=24;
t5.lo=12;
eq55.. VC1=l=Vbio5-VB4;
eq56.. elC1=e=(VC1*mocC)/porC;
eq57.. odstC1=e=elC1/(mocC*24);
eq58.. ostanek5=e=Vbio5-VB4-VC1;
elC1.up=24*mocC;
odstC1.lo=0.5;
*stroški kogeneracije BC na €/dan
*stroški B4
stroskiB4.. sB4=e=CBam+(odstB4*24*CBobr)+CBolje;
*stroški C
stroskiC1.. sC1=e=CCam+(odstC1*24*CCobr)+CColje;
stroskiBC.. sBC=e=sB4+sC1;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq59.. elBC=e=(elB4+elC1)*cel;
eq60.. elBCuro=e=(elB4+elC1)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo CC
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq61.. Vbio6=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq62.. VC2=e=(t6*porC);
eq63.. elC2=e=(VC2*mocC)/porC;
eq64.. odstC2=e=elC2/(mocC*24);
t6.up=24;
t6.lo=12;
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
96
eq65.. VC3=l=Vbio6-VC2;
eq66.. elC3=e=(VC3*mocC)/porC;
eq67.. odstC3=e=elC3/(mocC*24);
eq68.. ostanek6=e=Vbio6-VC2-VC3;
elC3.up=24*mocC;
odstC3.lo=0.5;
*stroški kogeneracije CC na €/dan
*stroški C2
stroskiC2.. sC2=e=CCam+(odstC2*24*CCobr)+CColje;
*stroški C3
stroskiC3.. sC3=e=CCam+(odstC3*24*CCobr)+CColje;
stroskiCC.. sCC=e=sB2+sC3;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq69.. elCC=e=(elC2+elC3)*cel;
eq70.. elCCuro=e=(elC3+elC3)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo D
*volumen izplena bioplina v m3/dan
eq71.. Vbio7=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq72.. VD1=e=(t7*porD);
eq73.. elD1=e=(VD1*mocD)/porD;
eq74.. odstD1=e=elD1/(mocD*24);
t7.up=24;
t7.lo=12;
eq75.. ostanek7=e=Vbio7-VD1;
*stroški kogeneracije D na €/dan
*stroški D1
stroskiD1.. sD1=e=CDam+(odstD1*24*CDobr)+CDolje;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq76.. elDcelotni=e=(elD1)*cel;
eq77.. elDuro=e=(elD1)/24;
**$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$izračun za kombinacijo E
*volumen izplena bioplina v m3/dan
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
97
eq78.. Vbio8=e=izp*msil+mSZP*izpSZP;
eq79.. VE=e=(t8*porE);
eq80.. elE=e=(VE*mocE)/porE;
eq81.. odstE=e=elE/(mocE*24);
t8.up=24;
t8.lo=12;
eq82.. ostanek8=e=Vbio8-VE;
*stroški kogeneracije E na €/dan
*stroški E
stroskiE.. sE=e=CEam+(odstE*24*CEobr)+CEolje;
*proizvedena električne energije kogeneratorja v kW/dan
eq83.. elEcelotni=e=(elE)*cel;
eq84.. elEuro=e=(elE)/24;
*nameska funcija
namfun.. prihodek=e=
(elAB-sAB)*AB+
(elAA-sAA)*AA+
(elBB-sBB)*BB+
(elAC-sAC)*AC+
(elAD-sAD)*AD+
(elBC-sBC)*BC+
(elCC-sCC)*CC+
(elDcelotni-sD1)*D+
(elEcelotni-sE)*E
-msil*csil-sfix-sel
;
stroskisilaze.. sSILAZE=e=msil*csil;
EQBINARY.. AA+AB+BB+AC+AD+BC+CC+D+E=E=1;
model ko /all/
solve ko using MINLP MAXIMIZING prihodek;
display
msil,csil,
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
98
AB.l,AA.l,BB.l,AC.L,AD.l,BC.l,CC.l,D.l,E.l,
*kombinacija AB
VBIO.L, VA.L, elA.l ,VB.L,elB.l, elAB.l,elABuro.l,ostanek.l, odstA.l, odstB.l,
*kombinacija AA
VBIO1.L, VA1.L, elA1.l ,VA2.L,elA2.l, elAA.l,elAAuro.l,ostanek1.l, odstA1.l, odstA2.l,
*kombinacija BB
VBIO2.L, VB2.L, elB2.l ,VB3.L,elB3.l, elBB.l,elBBuro.l,ostanek2.l, odstB2.l, odstB3.l,
*kombinacija AC
VBIO3.L, VA3.L, elA3.l ,VC.L,elC.l, elAC.l,elACuro.l,ostanek3.l, odstA3.l, odstC.l,
*kombinacija AD
VBIO4.L, VA4.L, elA4.l ,VD.L,elD.l, elAD.l,elADuro.l,ostanek4.l, odstA4.l, odstD.l,
*kombinacija BC
VBIO5.L, VB4.L, elB4.l ,VC1.L,elC1.l, elBC.l,elBCuro.l,ostanek5.l, odstB4.l, odstC1.l,
*kombinacija CC
VBIO6.L, VC2.L, elC2.l ,VC3.L,elC3.l, elCC.l,elCCuro.l,ostanek6.l, odstC2.l, odstC3.l,
*kombinacija D
VBIO7.L, VD1.L, elD1.l ,elDcelotni.l,ostanek7.l, odstD1.l,
*kombinacija D
VBIO8.L, Ve.L, ele.l , elEcelotni.l,ostanek8.l, odstE.l,
*stroški
sAB.l,sAA.l,sBB.l,sAC.l,sAD.l,sBC.l,sCC.l,sD1.l,sE.l,
sSILAZE.l,
prihodek.l;
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
99
9.2 Priloga 2: Rešitve matematičnega programa GAMS, pri vhodnih podatkih 55 t silaže in ceni 40 €/t.
---- 415 PARAMETER msil = 55.000 masa silaže v t na da
n
PARAMETER csil = 40.000 cena silaže € na tono
VARIABLE AB.L = 1.000
VARIABLE AA.L = 0.000
VARIABLE BB.L = 0.000
VARIABLE AC.L = 0.000
VARIABLE AD.L = 0.000
VARIABLE BC.L = 0.000
VARIABLE CC.L = 0.000
VARIABLE D.L = 0.000
VARIABLE E.L = 0.000
VARIABLE vbio.L = 13600.000
VARIABLE VA.L = 6000.000
VARIABLE elA.L = 15240.000
VARIABLE VB.L = 7600.000
VARIABLE elB.L = 18585.057
VARIABLE elAB.L = 5599.738
VARIABLE elABuro.L = 1409.377
VARIABLE ostanek.L = 0.000
VARIABLE odstA.L = 1.000
VARIABLE odstB.L = 0.910
VARIABLE vbio1.L = 13600.000
VARIABLE VA1.L = 6000.000
VARIABLE elA1.L = 15240.000
VARIABLE VA2.L = 6000.000
VARIABLE elA2.L = 15240.000
VARIABLE elAA.L = 5045.964
VARIABLE elAAuro.L = 1270.000
VARIABLE ostanek1.L = 1600.000
VARIABLE odstA1.L = 1.000
VARIABLE odstA2.L = 1.000
VARIABLE Vbio2.L = 13600.000
VARIABLE VB2.L = 8352.000
VARIABLE elB2.L = 20424.000
VARIABLE VB3.L = 5248.000
VARIABLE elB3.L = 12833.471
VARIABLE elBB.L = 5505.774
VARIABLE elBBuro.L = 1385.728
VARIABLE ostanek2.L = 0.000
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
100
VARIABLE odstB2.L = 1.000
VARIABLE odstB3.L = 0.628
VARIABLE Vbio3.L = 13600.000
VARIABLE VA3.L = 5152.000
VARIABLE elA3.L = 13086.080
VARIABLE VC.L = 8448.000
VARIABLE elC.L = 21336.000
VARIABLE elAC.L = 5698.575
VARIABLE elACuro.L = 1434.253
VARIABLE ostanek3.L = 0.000
VARIABLE odstA3.L = 0.859
VARIABLE odstC.L = 1.000
VARIABLE Vbio4.L = 13600.000
VARIABLE VA4.L = 3000.000
VARIABLE elA4.L = 7620.000
VARIABLE VD.L = 10600.000
VARIABLE elD.L = 26815.745
VARIABLE elAD.L = 5700.838
VARIABLE elADuro.L = 1434.823
VARIABLE ostanek4.L = 0.000
VARIABLE odstA4.L = 0.500
VARIABLE odstD.L = 0.940
VARIABLE Vbio5.L = 13600.000
VARIABLE VB4.L = 5152.000
VARIABLE elB4.L = 12598.713
VARIABLE VC1.L = 8448.000
VARIABLE elC1.L = 21336.000
VARIABLE elBC.L = 5617.892
VARIABLE elBCuro.L = 1413.946
VARIABLE ostanek5.L = 0.000
VARIABLE odstB4.L = 0.617
VARIABLE odstC1.L = 1.000
VARIABLE Vbio6.L = 13600.000
VARIABLE VC2.L = 8448.000
VARIABLE elC2.L = 21336.000
VARIABLE VC3.L = 5152.000
VARIABLE elC3.L = 13011.727
VARIABLE elCC.L = 5686.266
VARIABLE elCCuro.L = 1084.311
VARIABLE ostanek6.L = 0.000
VARIABLE odstC2.L = 1.000
VARIABLE odstC3.L = 0.610
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
101
VARIABLE Vbio7.L = 13600.000
VARIABLE VD1.L = 11280.000
VARIABLE elD1.L = 28536.000
VARIABLE elDcelotni.L = 4724.135
VARIABLE ostanek7.L = 2320.000
VARIABLE odstD1.L = 1.000
VARIABLE Vbio8.L = 13600.000
VARIABLE VE.L = 13600.000
VARIABLE elE.L = 34393.197
VARIABLE elEcelotni.L = 5693.794
VARIABLE ostanek8.L = 0.000
VARIABLE odstE.L = 0.964
VARIABLE sAB.L = 397.748
VARIABLE sAA.L = 386.530
VARIABLE sBB.L = 361.927
VARIABLE sAC.L = 627.416
VARIABLE sAD.L = 627.168
VARIABLE sBC.L = 616.954
VARIABLE sCC.L = 572.792
VARIABLE sD1.L = 500.605
VARIABLE sE.L = 559.768
VARIABLE sSILAZE.L = 2200.000
VARIABLE prihodek.L = 674.990
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
102
10 Življenjepis
Curriculum vitae
OSEBNI PODATKI Štumpf Aleš
Razkrižje 51, SI-9246 Razkrižje (Slovenija)
040 611 651
DELOVNE IZKUŠNJE
IZOBRAŽEVANJE IN USPOSABLJANJE
3.10. 2011–v teku Analitik
Panvita Ekoteh d.o.o., Lendavska 5, Rakičan (Slovenija)
-analiziranje odpadnih voda
-analiziranje vseh postopkov v zvezi s bioplinarnami in čistilno napravo
-obdelovanje podatkov in vodenje evidenc
-vodenje tehnološkega dela proizvodnih procesov
-planiranje, usklajevanje in izvajanje proizvodnih procesov
-spremljanje učinkovitosti procesov
-spremljanje novosti na področju varstva okolja in obnovljivih virov energije
-spremljanje na področju čiščenja odpadnih voda
1.10. 2012–18.6. 2014 magister inženir kemijske tehnike
Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Maribor (Slovenija)
1.10. 2006–23.3. 2011 diplomirani inženir kemijske tehnologije
Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Maribor (Slovenija)
1.9. 2002–7.7. 2006 kemijski tehnik
Gimnazija in srednja kemijska šola Ruše, Ruše (Slovenija)
Optimizacija kogeneracijskih enot v bioplinarni
103
KOMPETENCE
Materni jezik slovenščina
Drugi jeziki RAZUMEVANJE GOVORJENJE PISNO SPOROČANJE
Slušno razumevanje Bralno razumevanje Govorno
sporazumevanje Govorno sporočanje
hrvaščina C1 C1 C1 C1 B2
angleščina C1 C1 B2 B2 B2
nemščina A2 A2 A2 A2 A2
Stopnja: A1/A2: Osnovni uporabnik - B1/B2: Samostojni uporabnik - C1/C2: Usposobljeni uporabnik Skupni evropski jezikovni okvir
Računalniške kompetence
- dobro poznavanje programskega paketa MS Office
- poznavanje programskih orodij za obdelavo fotografij Photoshop CS6, uporabljam jih kot ljubiteljski fotograf