Search the digital library catalog

Abstract: V diplomskem delu smo raziskovali dve glavni vprašanji. Prvo vprašanje, ki smo si ga zastavili, je bilo, ali lahko koruzna slama služi kot učinkovita alternativa silaži za proizvodnjo bioplina. Drugo vprašanje pa se je osredotočalo na vpliv deleža suhe snovi v mešanicah na proizvodnjo bioplina in možnost zmanjšanja porabe vode v procesu anaerobne digestije. Izvedli smo dva eksperimenta, kjer smo z različnimi nastavitvami v treh paralelkah ugotavljali učinkovitost anaerobne digestije. Pri nastavitvah smo uporabljali mešanice s piščančjim gnojem z nastiljem, koruzno slamo oz. silažo ter inokulumom iz obstoječe bioplinarne. V prvem eksperimentu smo koruzno silažo primerjali s koruzno slamo iz dveh različnih lokacij v dveh različnih razmerjih (osnovni in dvakratni delež slame), v drugem eksperimentu pa smo za najučinkovitejšo mešanico izvedli še analize z različnimi deleži suhe snovi v fermentorju (med 2 in 14 %). Tekom obeh eksperimentov smo spremljali sestavo in količino bioplina ter razgradnjo substratov. V prvem delu raziskave smo ugotovili, da je lahko koruzna slama zelo učinkovita alternativa silaži. Slama je proizvedla primerljive količine bioplina, kar potrjuje njen potencial za uporabo v procesu anaerobne digestije. Ta ugotovitev ima pomembne ekonomske implikacije, saj lahko uporaba koruzne slame zmanjša stroške surovin in poveča učinkovitost proizvodnje. Dobljene rezultate smo primerjali z rezultati, kjer sta bili uporabljeni slama in silaža druge letine. Primerjava je pokazala, da so razlike v rezultatih minimalne, kar potrjuje konsistentnost in zanesljivost rezultatov, ne glede na variabilnost lokacij in letin substratov. V drugem delu raziskave, kjer smo se osredotočili na vpliv deleža suhe snovi v fermentorju, smo ugotovili, da višji deleži suhe snovi omogočajo zmanjšanje porabe vode v procesu, hkrati pa ohranjajo učinkovitost proizvodnje bioplina. Rezultati so pokazali, da so mešanice z višjim deležem suhe snovi dosegale primerljive rezultate kot mešanice z nižjim deležem suhe snovi, kar omogoča bolj trajnostno upravljanje z vodo in viri.
Keywords: bioplin, anaerobna digestija, silaža, koruzna slama, poraba vode, delež suhe snovi
Published in DKUM: 01.10.2024; Views: 0; Downloads: 18
Full text (3,50 MB)

Abstract: Cilj raziskave je bil razviti interaktivni model GIS za iskanje primernih lokacij za postavitev mikro bioplinarne. Z modelom smo na podlagi razpoložljivih kvantitativnih in prostorskih podatkov o kmetijah in prehranskih odpadkih na izbranem območju iskali primerne lokacije za mikro bioplinarne, ki ob predvidenih proizvodnih parametrih omogočajo ekonomsko upravičeno proizvodnjo. Primarni vhodni substrati so goveji gnoj, prehranski odpadki in odpadna prehranska olja. Za izdelavo modela smo uporabili odprtokodni program QGis in podatke iz leta 2019, njegovo eksperimentalno validacijo pa smo izvedli na območju Gorenjske. Iz končnega izbora smo izločili farme z več kot 500 GVŽ, ker smo v svojem konceptu energetskih skupnosti predvideli samo zasebne manjše kmetije. S pomočjo večnivojskih interesnih območij smo nato določili optimalno razdaljo za oblikovanje skupka kmetij, ki sestavljajo potencialno energetsko skupnost s skupno bioplinarno. Pri tem smo zaradi čim nižjih transportnih stroškov upoštevali skupke na čim manjši površini, kar pomeni optimalno razdaljo med kmetijami. To razdaljo lahko v modelu poljubno spreminjamo glede na količino odpadkov v okolici ali druge prostorske dejavnike. V svojem izračunu smo določili spodnjo in zgornjo mejo števila GVŽ med 300 in 500. Skupkom GVŽ kot primernim lokacijam za mikro bioplinarne smo dodali lokacije prehranskih obratov ter njihovo količino oddanih prehranskih odpadkov in odpadnega jedilnega olja. Z dodajanjem uteži v obliki razdalje od primarnih skupkov GVŽ smo izločili vse lokacije, ki so brez odpadkov ali odpadnih olj. Preizkusili smo dva scenarija z različno razdaljo skupkov GVŽ in različno razdaljo območij prehranskih obratov. Za izhodišče smo vzeli štiri velikosti bioplinarn, in sicer 20 kW, 30 kW, 40 kW in 50 kW. Življenjska doba projekta je načrtovana za dobo 25 let, ko naj bi prišlo do tehnološke iztrošenosti tehnologije. Za bioplinarne smo načrtovali 8000 ur delovanja na leto. Osnova za izračun odkupne cene električne energije je referenčna cena 64,01 €/MWh za leto 2019, ki jo je pripravila Agencija za energijo. Osnovni ceni je dodano 82,9 € obratovalne podpore, ki jo vsako leto izračunava Borzen. K temu se prida še 8,29 € dodatne podpore za rabo 15-% deleža toplote v vhodni energiji bioplina, 8,29 € (10 %) za uporabo gnoja in gnojevke v več kot 30-% deležu in dodatnih 16,58 € (20 %) kot obratovalna podpora za vse naprave do 200 kW. Tako smo dobili zagotovljeno odkupno ceno 180,07 €/MWh. Za ceno toplote smo upoštevali povprečno ceno lastniških distribucijskih sistemov daljinskega ogrevanja (brez sistemov na lesno biomaso) za Gorenjsko, ki jo določa Agencija za energijo in je za leto 2019 znašala 102 €/MWh toplote. Za ekonomsko oceno investicije smo uporabili neto sedanjo vrednost (NSD), diskontirano dobo vračanja (DDV) in interno stopnjo donosnosti (ISD). Združevanje kmetij v skupke je potekalo v okviru dveh ločenih scenarijev na razdalji 350 in 500 metrov, združevanje prehranskih odpadkov in odpadnih maščob pa v petih interesnih pasovih pri razdalji 350, 800, 1000, 1500 in 2000 m. Pri tretjem scenariju smo z modelom iskali možnosti za mikro bioplinarno v občini Bled, ki ima zaradi velike turistične priljubljenosti razmeroma veliko turističnih namestitev in s tem večje količine prehranskih odpadkov. Pri prvem scenariju smo dobili 6 lokacij z interesnimi pasovi na petih razdaljah. Štiri lokacije se ponavljajo pri vseh razdaljah interesnih pasov (Naklo 1, Naklo 2, Kranj 1, Cerklje na Gorenjskem), dve lokaciji pa se pojavita v interesnem pasu 800 metrov (Šenčur) in 1000 metrov (Kranj 2). Samo na dveh lokacijah je NSV pozitivna (Naklo 1, Kranj 1), na preostalih štirih pa je negativna. Lokacija Naklo 1 ima pri razdalji 350 m NSV 50.254,30 €, ISD 13 % in DDV 20 let, pri razdalji 800 m so parametri enaki, pri razdalji 1000 m pa so NSV 56.182,85 €, ISD 13,6 % in DDV 21 let ter pri razdalji 1500 m NSV 65.614,98 €, ISD 13,8 % in DDV 21 let. Na lokaciji Kranj 1 so pri razdalji 350 m
Keywords: bioplin, mikro bioplinarna, mapiranje GIS, prehranski odpadki, energijske samooskrbne skupnosti, ekonomika bioplinarne
Published in DKUM: 26.09.2023; Views: 552; Downloads: 45
Full text (3,20 MB)

Abstract: Piščančji gnoj, ki mu je običajno dodana žagovina, je zelo pogost živalski odpadek, katerega uporabljajo kot vhodno surovino pri anaerobni digestiji. Dodana žagovina ima lignocelulozno strukturo, ki zavira proizvodnjo bioplina pri procesu anaerobne digestije. Mikroorganizmi namreč ne morejo razgraditi lignina, zato jim je onemogočen dostop do celuloze in hemiceluloze, ki ju med procesom pretvorijo v bioplin oziroma biometan. Ta predstavlja obnovljiv vir energije, ki ga lahko preoblikujemo v toplotno ali električno energijo. Pri anaerobni digestiji gre za transformacijo organskih trdnih odpadkov v energijo. V okviru diplomskega dela smo raziskovali vpliv dodatka Fe2O3 nanodelcev k mešanici surovin za anaerobno digestijo na proizvodnjo bioplina. Po podatkih iz literature dodatek kovinskih nanodelcev poveča proizvodnjo bioplina, saj vzpodbudi rast bakterij, njihovo aktivnost in sintezo ključnih encimov. Med dvajset-dnevnim procesom smo z metodo izpodrivanja vode spremljali proizvodnjo plina in nastali bioplin analizirali s plinsko kromatografijo. Določali smo volumski delež metana v bioplinu. Anaerobno digestijo smo izvedli pri 35 °C in 40 °C in tako preverili tudi vpliv temperature na proizvodnjo bioplina. Ugotovili smo, da dodatek Fe2O3 nanodelcev poveča proizvodnjo bioplina le v zgodnji fazi procesa, nato jo zavira. V reaktorju z dodanimi kovinskimi nanodelci smo pri obeh temperaturah zabeležili manjši volumen bioplina, kot v reaktorju brez nanodelcev. Pri 40 °C je v reaktorju brez nanodelcev nastalo več bioplina kot pri nižji temperaturi, medtem ko je v reaktorju z nanodelci pri 35 °C nastalo več bioplina kot pri 40 °C. Iz rezultatov meritev koncentracij metana v nastalem bioplinu vidimo, da je dodatek Fe2O3 nanodelcev pripomogel k povečanju deleža metana. Pri obeh nastavitvah eksperimenta je koncentracija metana v bioplinu iz reaktorja z dodanimi nanodelci bila precej višja.
Keywords: anaerobna digestija, kovinski nanodelci, bioplin, piščančji gnoj, Fe2O3 nanodelci
Published in DKUM: 06.09.2023; Views: 366; Downloads: 32
Full text (2,01 MB)

Abstract: V okviru diplomskega dela smo izvajali anaerobno fermentacijo, pri kateri smo določali prostornino nastalega bioplina, koncentracijo metana ter določali kinetiko procesa anaerobne fermentacije. Za proizvodnjo bioplina smo kot substrat uporabili piščančji gnoj z žagovino, ki smo ga zmešali s predobdelano pšenično slamo preraščeno z micelijem gliv Pleurotus ostreatus ali pa Trametes versicolor. Za kontrolo smo uporabili nepreraščeno pšenično slamo. Mešanice so vsebovale tri različna masna razmerja (80 : 20, 60 : 40 in 50 : 50). Proces anaerobne fermentacije smo izvajali 21 d in fermentorje držali pri konstantni temperaturi (35, 40 in 45 °C). Med fermentacijo smo z metodo izpodrinjene tekočine spremljali prostornino nastalega bioplina. S plinskim kromatografom smo v bioplinu merili koncentracijo metana. Nato smo iz pridobljenih podatkov z modificiranim Gompertz-ovim ter kinetičnim modelom 1. reda izračunali kinetične parametre nastajanja CH4 in določili aktivacijsko energijo procesa. Naredili smo primerjavo ustreznosti prileganja modelov z eksperimentalnimi podatki. Proizvodnost bioplina je bila največja pri pšenični slami, ki je bila preraščena z glivo Pleurotus ostreatus pri masnem razmerju 50 : 50 in temperaturi fermentacije 45 °C. Najmanjšo prostornino bioplina smo zabeležili pri fermentaciji piščančjega gnoja in pšenične slame, preraščene z glivo Trametes versicolor, z masnim razmerjem 80 : 20 in pri temperaturi 35 °C. Ugotovili smo, da temperatura vpliva na proizvodnost bioplina, saj so vrednosti višje pri višji temperaturi. Rezultati kažejo, da je koncentracija CH4 v začetnih dneh anaerobne fermentacije hitreje naraščala pri višji temperaturi, medtem ko smo po 21 dneh pri vseh temperaturah dosegli vrednosti koncentracij CH4 med 53 in 55 %. Večje prileganje modela eksperimentalnim ter izračunanim podatkom je pokazal kinetični model 1. reda.
Keywords: kinetika, aktivacijska energija, koncentracija metana, anaerobna fermentacija, bioplin, piščančji gnoj, glivna predobdelava
Published in DKUM: 10.10.2018; Views: 1275; Downloads: 110
Full text (2,65 MB)

Abstract: V diplomskem delu smo obravnavali čedalje bolj pomembno temo, in sicer obnovljive vire energije. Ti so čedalje bolj pomembni zaradi vse večjega onesnaževanja, ki ga povzročajo fosilna goriva, ki so še vedno prevladujoči vir pridobivanja energije. Osredotočili smo se na Pomurje, lastnosti izbrane regije in možnosti postavitve posameznih elektrarn na obnovljive vire. S pomočjo izbrane literature smo ugotovili, da v Pomurju ni dovolj konstantnega vetra za postavitev vetrnic, da obstaja potencial za biomaso, vendar je v primerjavi s potencialom v ostalih delih Slovenije manjši zaradi velikega števila kmetijskih površin. Za sončno energijo smo ugotovili, da je poleti velik izkoristek, pozimi pa zelo slab zaradi majhnega števila sončnih dni. Za geotermalno energijo je na celotnem področju Pomurja velik potencial, vendar tam, kjer se izkorišča, se izkorišča zgolj za zdravilišča. Za bioplinarne lahko povemo, da ima Pomurje zelo velik potencial, saj ima veliko kmetijskih dejavnosti in je ena izmed najboljših oblik za Pomurje. Reka Mura je po svojih lastnostih druga najboljša reka v Sloveniji, kar nam pove, da ima Pomurje zelo dober potencial za gradnjo hidroelektrarn. Zanimalo nas je mnenje Pomurcev o obnovljivih virih, zato smo naredili raziskavo. Rezultati so pokazali, da so Pomurci precej ozaveščeni o obravnavani temi, o obnovljivih virih energije pa več vedo moški kot ženske. Velik delež anketiranih Pomurcev doma ne pridobiva energije iz obnovljivih virov, tisti, ki pa jo, pa se po večini poslužujejo sončne energije ali pa energije iz biomase. Pomurci menijo, da je najboljša izbira za njihovo regijo sončna energija, sledi energija iz biomase, pri postavitvi hidroelektrarn in vetrnic pa so mnenja vprašanih deljena. Zaključimo lahko, da ima Pomurje velik potencial za skoraj vse oblike obnovljivih virov energije, česar se zavedajo tudi prebivalci te regije.
Keywords: energija, viri, obnovljivi viri, vetrne elektrarne, sončna energija, biomasa, bioplin, geotermalna energija, hidoelektrarne, Pomurje, diplomske naloge
Published in DKUM: 11.04.2018; Views: 1585; Downloads: 180
Full text (1,70 MB)