1. Izraba obnovljivih virov energije za proizvodnjo sintetičnega metanaKlemen Rola, 2023, magistrsko delo Opis: Magistrsko delo predstavlja proizvodnjo sintetičnega metana, ki bi lahko nadomestil zemeljski plin. Za reakcijo metanacije je potreben vodik. Ta se v delu proizvede z elektrolizo, ki jo poganja elektrika obnovljivih virov. Proces je namenjen sezonskemu shranjevanju energije, kjer se viški elektrike poletnega časa shranijo v obliki metana za obdobja primanjkljajev energije. V ta namen, smo s programom Aspen Plus najprej izvedli poenostavljeno enostopenjsko simulacijo metanacije CO2. Pretok CO2 je baziral na ocenjeni sestavi in pretoku bioplina iz realne bioplinarne. Upoštevali smo, da se tudi celoten bioplin lahko uporabi kot reaktant. Enostopenjska metanacija je služila predvsem za razumevanje obnašanja reakcije. Ker z eno reakcijsko stopnjo v produktu nismo dosegali dovolj visokega deleža metana, smo izvedli še poenostavljeno dvostopenjsko metanacijo. Določili smo pogoje, pri katerih bi dosegali dovolj visoko vsebnost metana, da bi produkt bil primeren za injiciranje v plinovode. Za primer, ko se bioplin ne uporabi v metanaciji, smo v programu Aspen Adsorption izvedli dinamični simulaciji nadgradnje bioplina z adsorpcijskimi tehnikami. Mešanico bioplina smo z nizkimi izgubami metana uspešno nadgradili do biometana, s sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode. S pomočjo rezultatov začetne dvostopenjske simulacije smo razvili delno integrirano shemo s sočasno proizvodnjo elektrike, ki je sposobna proizvesti od 1 t/h do 1,3 t/h sintetičnega metana. Pri tem je v procesu možna uporaba čistega CO2, ali pa celo mešanice bioplina in CO2. Proizveden sintetični metan je vseboval več kot 97 mol.% CH4, po dehidraciji s silikagelom, pa smo zagotovili sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode mnogih Evropskih držav.
Ključne besede: Sintetični metan, bioplin, metanacija CO2, adsorpcija, Aspen Plus, Aspen Adsorption
Objavljeno v DKUM: 14.09.2023; Ogledov: 56; Prenosov: 0
 Celotno besedilo (13,41 MB) |
2. Inovativen energetski sistem uporabe obnovljivih virov energije za visokotemperaturno ogrevanjeSven Gruber, 2023, magistrsko delo Opis: V zaključnem delu smo zasnovali novo procesno shemo sistema visokotemperaturnega daljinskega ogrevanja katerega cilj je učinkovito ter ogljično nevtralno delovanje.
Sistem je sestavljen iz gorivne celice vezane z dvostopenjsko kompresijsko toplotno črpalko. Gorivne celice so naprave za pretvorbo energije, ki proizvajajo elektriko (in toploto) neposredno iz plinastega goriva z elektrokemično kombinacijo goriva in oksidanta. V našem sistemu je gorivo zemeljski plin. Proizvedena elektrika iz gorivne celice samo zadostno oskrbuje toplotne črpalke ter hkrati proizvaja toploto, ki le te razbremenjuje.
Skonstruirali smo osnovno shemo in dve dodatni alternativi, z dodanim vmesnim prenosnikom in zaporedno vezanimi toplotnimi črpalkami in jih primerjali pri različnih pogojih. V primeru temperature povratka 60 °C in končni temperaturi ogrevanja 80 °C osnovna shema z vmesnim prenosnikom toplote obratujeta pri COP vrednostih 3,15 oz. 3,21. Najvišje vrednosti COP smo zasledili pri zadnji alternativi in sicer 3,86, vendar ta ni samo zadostna in tako nastanejo dodatni stroški nakupa elektrike. Konkurenčnost in inovativnost sistema ne moremo meriti le s COP vrednostjo. Najboljši rezultat dobimo z 'izkoristkom' zemeljskega plina. Omenimo, da ne gre za navaden izkoristek, ampak utilizacijo - razmerje med dobljenim toplotnim tokom, ki se neposredno prenese na ogrevano vodo in vloženim toplotnim tokom zemeljskega plina na podlagi HHV in LHV. V osnovni shemi in z vmesnim prenosnikom dosežemo 251,62 % oz. 261,37 % glede na HHV ter 225,21 % oz. 233,99 % glede na LHV. Alternativa z zaporedno vezanimi toplotnimi črpalkami dosega 277,41 % glede na HHV in 247,38 % glede na LHV, vendar ni samo zadostna.
Ključne besede: Visokotemperaturna toplotna črpalka, gorivna celica, SOFC, visokotemperaturno daljinsko ogrevanje, razogljičenje sistema daljinskega ogrevanja
Objavljeno v DKUM: 14.09.2023; Ogledov: 70; Prenosov: 0
Celotno besedilo (3,96 MB) |
3. Proces proizvodnje tekočega zraka z izrabo kriogene energije uplinjanja utekočinjenega zemeljskega plinaRok Kramberger, 2023, magistrsko delo Opis: Kriogeno shranjevanje energije predstavlja eno izmed perspektivnih procesov shranjevanja odvečne energije. Na svetu je vse bolj aktualen ladijski transport zemeljskega plina, ki je zaradi specifike transporta utekočinjen. V terminalih UZP, do katerih poteka transport UZP, je potreben proces, pri katerem poteka uplinjanje UZP, ki se ga nato uvaja v visokotlačno transmisijsko plinovodno omrežje. Nam najbližji terminal uplinjanje UZP je na Hrvaškem otoku Krk, v kraju Omišalj. Pri procesu fazne spremembe zemeljskega plina iz tekočega v plinasto, je potrebno veliko energije, ki je potrebna za proces uplinjanja UZP in za uplinjanje izkorišča toploto morske vode. Višek proizvedene kriogene energije se izkoristi za proizvodnjo električne energije, s pomočjo turbin in znaša približno 840.000 kJ ton-1 UZP. Za povečanja izkoristka kriogene energije uplinjanja UZP, je ustrezna soproizvodnja tekočega zraka, ki izkorišča kriogeno temperaturo UZP, ki je približno enaka temperaturi utekočinjenega zraka. V magistrskem delu je opravljena računalniška simulacija proizvodnje tekočega zraka, z izrabo kriogene energije uplinjanja UZP, z 3 različnimi modeli, pri različnih obratovalnih pogojih procesa. Računalniška simulacija je izvedena s programskim paketom Aspen Plus.
Soproizvodnja tekočega zraka je smiselna pri modelu s frakcionirno destilacijo. Specifična entalpija znaša 320 kJ kg-1. Prav tako se zmanjša poraba energije procesa, ki znaša 281.634 kW. Uničena eksergija znaša 108,03 kJ na kg UZP. Letno povečanje prihodka procesa je 2,34 M€ in dobiček od procesa je 2,18 M€. Stroški investicije znašajo 2,76 M€, pri obratovalni stroških 638.000 €. Dodatno izboljšanje procesa je možno z uporabo tekočega dušika kot hladiva, ki zmanjša investicijske in obratovalne stroške procesnih naprav.
Ključne besede: utekočinjen zemeljski plin, utekočinjen zrak, kriogena energija, frakcionirna destilacija, terminal UZP, izraba kriogene energije.
Objavljeno v DKUM: 06.09.2023; Ogledov: 74; Prenosov: 18
Celotno besedilo (4,21 MB) |
4. Analiza obratovanja in blata malih komunalnih čistilnih naprav : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeNika Fekonja, 2023, diplomsko delo Opis: Odpadne vode nastajajo pri različnih procesih in imajo velik pomen, saj se z njimi srečujemo vsakodnevno. Zato je pomembno, da imamo čistilne naprave, ki delujejo ustrezno, saj lahko tako zmanjšamo onesnaževanje okolja. Predvsem so pomembne male komunalne čistilne naprave, ki so zelo pogosto uporabljene. Odpadna voda, ki izteka iz čistilne naprave, mora ustrezati določenim kriterijem, ki so predpisani v zakonodaji.
V prvem delu diplome je analizirana učinkovitost delovanja dveh malih komunalnih čistilnih naprav. Za določitev učinkovitosti delovanja čistilnih naprav so analizirani naslednji parametri: KPK, BPK5, skupni in amonijev dušik, suspendirane snovi, usedljive snovi in skupni fosfor, ki smo ga še bolj podrobno analizirali in z njegovim obarjanjem pridobili struvit. Kot stranski produkt se iz čistilnih naprav izloča blato, ki se v večini primerov zavrže. Cilj naloge je dokazati, da ima blato veliko energetsko gostoto, saj ga lahko tako uporabimo v energetske namene.
V diplomi smo analizirali dva različna vzorca iz male komunalne čistilne naprave in sicer dehidrirano blato in material, ki ostane na finem situ po odstranitvi peščenih delcev in mineralnih olj. Nastale odpadke smo preučili s pomočjo torefikacije. Prav tako smo surove in termično obdelane vzorce analizirali s primerjavo elementne sestave, kurilnih vrednosti in rezultatov analiz FTIR. Ugotovili smo, da lahko blato uporabimo kot biogorivo, saj ima visoko kurilno vrednost.
Ključne besede: učinkovitost čistilne naprave, fosfor, torefikacija, kurilna vrednost, biogorivo
Objavljeno v DKUM: 17.07.2023; Ogledov: 170; Prenosov: 71
Celotno besedilo (6,86 MB) |
5. |
6. |
7. |
8. Termična obdelava odpadkov nastalih pri vzreji živali : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeNeža Šantl, 2022, diplomsko delo Opis: Namen diplomske naloge je bila termična obdelava odpadkov iz vzreje živali in karakterizacija nastalih produktov. Kot testne vzorce smo uporabili iztrebke perutnine, steljo, ter njuno mešanico (razmerje 1:1). Termično obdelavo smo izvedli z metodo torefikacije (pri obratovalnih temperaturah 200 in 250 °C) in metodo hidrotermalne karbonizacije (pri 250 °C). S torefikacijo smo pridobili bio-oglje, s hidrotermalno karbonizacijo pa hidro-oglje in procesne tekočine. Produkte smo kemijsko karakterizirali in naredili primerjavo glede na vrsto surovine in metodo obdelave. Karakterizacijo surovin in trdnih produktov smo izvedli z elementno in FTIR analizo, analizo kurilne vrednosti, vsebnosti hlapnih snovi, vlage in pepela. Dodatno smo naredili termogravimetrično (TGA) analizo sežiga vzorcev v zračni atmosferi in pridobljene podatke uporabili za kinetično modeliranje. S pomočjo Flynn—Wall—Ozawa (FWO) kinetičnega modela smo določili kinetične in termodinamske parametre posameznih vzorcev. V procesnih tekočinah smo analizirali parametre TOC, KPK, skupni dušik in skupni fosfor, ter vsebnost skupnih fenolov. Z namenom preizkušanja možnosti uporabe produktov kot izboljševalcev tal za kmetijske namene smo na izbranih vzorcih izvedli teste kaljivosti z vrtno krešo. Ugotovili smo, da se karakteristike produktov posamezne surovine glede na vrsto termične obdelave bistveno razlikujejo. Metoda torefikacije daje pri izbrani temperaturi oglje z višjo vsebnostjo C in višjo teoretično kurilno vrednostjo. Temperatura torefikacije ima vpliv na karakteristike produktov. Trdni produkti so imeli karakteristike podobne premogu. FTIR analiza je pokazala spremembe v hidroksilnih skupinah celuloze, hemiceluloze in lignina ter v aromatskih funkcionalnih skupinah. FWO kinetični model se je izkazal kot primeren za opis kinetičnih parametrov, saj je izkazal visoke vrednosti koeficientov ujemanja. Testi kaljivosti z vrtno krešo so pokazali, da imajo testirani produkti torefikacije in hidrotermalne karbonizacije perspektivo za uporabo v agrarne namene.
Ključne besede: termična obdelava, odpadki živinoreje, torefikacija, hidrotermalna karbonizacija, termogravimetrična analiza, kinetika
Objavljeno v DKUM: 13.09.2022; Ogledov: 340; Prenosov: 60
Celotno besedilo (4,01 MB) |
9. Termična obdelava odpadkov in mulja iz industrije rastlinskih olj : magistrsko deloNeža Rašl, 2022, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu obravnavamo odpadke iz industrije rastlinskih olj: odpadno belilno zemljo, filtracijski dodatek in mulj. Mulj nastaja pri čiščenju odpadnih vod iz proizvodnje olj, odpadna belilna zemlja in filtracijski dodatek pa se uporabljata pri sami proizvodnji olj. Odpadke smo termično obdelali s postopki pirolize, sežiga in torefikacije ter jih kemijsko analizirali. Na surovinah in trdnih produktih smo izvedli proksimativno in ultimativno analizo. Določili smo vsebnost maščob v vzorcih ter izvedli analizo infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (FTIR). Rezultate eksperimentov smo matematično obdelali in jih ovrednotili.
Največjo izgubo mase po termični obdelavi vzorcev smo zaznali pri piroliziranih in sežganih vzorcih, kar so potrdile tudi analize vsebnosti pepela in hlapnih snovi. Analiza FTIR spektrov je pokazala, da neobdelani in toreficirani vzorci vsebujejo funkcionalne skupine, značilne za olja in voske, medtem ko pri piroliziranih in sežganih vzorcih tovrstne funkcionalne skupine niso prisotne. Glede na analizo kurilne vrednosti je energetsko najbolj bogat odpadek filtracijski dodatek, sledita mu mulj in odpadna belilna zemlja.
V nadaljevanju smo izvedli termogravimetrično analizo (TGA) omenjenih odpadkov v inertni atmosferi v temperaturnem območju od 30 °C do 900 °C pri treh različnih hitrostih segrevanja: 10 °C/min, 20 °C/min in 30 °C/min. Zbrane podatke smo analizirali s pomočjo
Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) in Flynn–Wall–Ozawa (FWO) kinetičnih modelov. Analiza termogravimetričnih krivulj testiranih vzorcev je pokazala, da se večina vzorcev razgradi v temperaturnem območju do 600 °C, kjer poteče predvsem razgradnja hlapnih snovi, olj in voskov. Mehanizmi razgradnje in optimalna temperatura razgradnje se glede na vrsto odpadka bistveno razlikujejo. Končna izbira ustreznega termičnega postopka je tako odvisna od vrste materiala in želenega produkta ter od investicijskih in obratovalnih stroškov obrata. Rezultati analiz so pokazali, da sta piroliza in sežig izredno učinkovita pri energetski izrabi vseh treh vrst odpadkov, medtem ko s torefikacijo ne dosežemo želenih rezultatov, saj se energetske lastnosti toreficirane biomase zaradi njenih specifičnih lastnosti bistveno ne izboljšajo.
Ključne besede: piroliza, sežig, torefikacija, odpadna belilna zemlja, filtracijski dodatek, mulj
Objavljeno v DKUM: 08.09.2022; Ogledov: 322; Prenosov: 40
Celotno besedilo (2,46 MB) |
10. Analiza onesnaženosti zraka na območju Slovenije : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeTim Tetičkovič, 2022, diplomsko delo Opis: Kakovost zraka pomembno vpliva na kvaliteto našega življenja, kar se dosega z nadziranjem prisotnih onesnažil v ozračju. Ustreznost kvalitete zraka nadzoruje Javna agencija Republike Slovenije za okolje (ARSO), ki vsakodnevno objavlja podatke o vsebnosti onesnažil v ozračju. Cilj diplomske naloge je bil na podlagi javno dostopnih podatkov opraviti analizo onesnaženosti zraka pri nas. Izbrali smo področja, ki se razlikujejo po reliefu, vremenskih razmerah in poseljenosti, saj smo želeli ugotoviti, kakšni so vzroki za prisotnost različnih onesnažil v ozračju. V delu smo analizirali naslednja onesnažila: SO2, NO2/NOx in prašne delce PM10 ter PM2,5 na posameznih merilnih mestih v obdobju od 2010 do 2020.
V diplomski nalogi smo ugotovili, da sta meteorologija in reliefna razgibanost tesno povezani s koncentracijo onesnažil v ozračju. Z analizo vpliva temperature in relativne vlažnosti na kakovost zraka smo ugotovili, da visoka temperatura in nizka relativna vlažnost prispevata k čistejšemu ozračju. Prav tako se onesnaženost spreminja tekom leta in se v zimskem letnem času poveča, v poletnem pa zniža. Temeljni problem onesnaženosti zraka predstavljajo delci PM10, ki postavljajo človeško zdravje v nevarnost. Na prometnih vpadnicah glavni vir onesnaženosti predstavljajo NO2/NOx, v okolici termoelektrarn, industrijskih obratov in malih kurišč pa SO2.
Ključne besede: zrak, onesnaženost, kvaliteta, PM10, PM2, 5, Slovenija
Objavljeno v DKUM: 19.07.2022; Ogledov: 459; Prenosov: 69
Celotno besedilo (2,60 MB) |
