خاک اره و پودر چوب و پوشال گاوداری و مرغداری

امکان سنجی فنی اقتصادی تولید انرژی زیستی از خاک اره چوب

در این مطالعه، امکان سنجی فنی اقتصادی تولید انرژی زیستی از خاک اره تحت چهار سناریوی موردی مختلف شبیه سازی و مقایسه شده است. این سناریوها عبارتند از:

(1) تولید گرما و برق از خاک اره خام.

(2) تولید گلوله از خاک اره؛

(3) و (4) رویکرد پالایشگاه زیستی یکپارچه برای تولید همزمان چندین محصول (گلوله‌های منفجر شده با بخار و آتش‌سوزی) و محصولات مشترک (فورفورال، هیدروکسی متیل فورفورال (HMF)، اسید استیک)، همراه با تولید گرما و برق.

ارزیابی‌های اقتصادی مانند تحلیل هزینه، زمان بازپرداخت (PBT)، ارزش فعلی خالص (NPV) و نرخ بازده داخلی (IRR) برای این سناریوها تعیین شدند. نتایج نشان داد که رویکرد تولید گلوله های تروفی شده، فورفورال و اسید استیک به همراه گرما و برق تولیدی مشترک، از نظر چند محصولی و سودآوری (NPV (در 7٪: 38.29 میلیون دلار) نسبت به سایر جایگزین ها ارجحیت دارد. از نظر فناوری ساده شده و سایر شاخص‌های اقتصادی (PBT: 2.49 سال، IRR: 51.33% و بازگشت سرمایه (ROI): 40.1 درصد، سناریوی تولید گلوله از خاک اره چوب امیدوارکننده‌تر از سایرین بود. اگر ظرفیت نیروگاه یک عامل محدود کننده نبود، اندازه بهینه برای نیروگاه حرارتی و برق ترکیبی (CHP) بین 250 تا 300 کیلو برای محصول اصلی بود. علاوه بر این، کارخانه های گلوله تصفیه نشده و تیمار شده مجهز به CHP دارای اندازه بهینه 150 تا 200 کیلوگرم گلوله چوب در سال بودند.

جنگل های قابل توجهی در کانادا، ایالات متحده، سوئد، نروژ، فنلاند و برخی از کشورهای آمریکای جنوبی وجود دارد که چوب را می توان در آنها برداشت و در روش های صنعتی استفاده کرد . تعدادی از محصولات فرعی بدون ارزش بازار مانند خاک اره و پوست درخت در طول تولید محصولات چوبی تولید می شوند . در یک مطالعه تطبیقی ​​بر اساس چندین کشور (کانادا، برزیل، آرژانتین و چین، در میان سایر کشورها، پایه 2017)، میانگین هزینه ضایعات چوب در کارخانه بین 18 تا 36 دلار در تن پیش‌بینی شد . گندله سازی یکی از گزینه های بهبود استفاده از ضایعات چوب است. گلوله ها در مقایسه با بقایای چوب، خشک، متراکم و ساده هستند. علاوه بر این، می توان از آنها برای تولید گرما و برق استفاده کرد . تولید گلوله بدون هیچ نوع پیش تصفیه را می توان تولید گلوله معمولی نامید. به منظور آتش زدن گلوله ها با زغال سنگ، ارزش حرارتی آنها باید به طور قابل توجهی افزایش یابد . از این رو برای تولید گلوله ها، پیش تصفیه ضروری است. یکی از روش‌های پیش تصفیه جدید برای ارتقای زیست توده به سوخت زیستی، شکستن است. بر اساس تجزیه و تحلیل حساسیت آگار [8]، بزرگترین موانع در راه امکان سنجی اقتصادی گلوله های تروفی شده، ارزش حرارتی پایین و هزینه های سرمایه گذاری بالای آنها است. محاسبات همان مطالعه نشان داد که هزینه سالانه تولید گلوله های تروفی شده (11/6 میلیون یورو) کمتر از تولید گلوله های تصفیه نشده (05/7 میلیون یورو) است [8]. به عنوان مثال، هزینه خوراک، استهلاک وام، استهلاک، نیروی کار، آب و برق و هزینه های حمل و نقل برای کارخانه گلوله 64 کیلویی به ترتیب 0.85، 0.63، 0.56، 0.25، 1.24 و 2.58 میلیون یورو بود، در حالی که ارقام مربوط به گلوله های معمولی بود. یورو به ترتیب 0.85، 0.44، 0.39، 0.25، 0.88 و 4.23 M با ظرفیت 80 kt/year . مطالعات دیگری نیز وجود دارد که به تجزیه و تحلیل اقتصادی زیست توده پیش تصفیه شده می پردازد، مانند بخار منفجر شده و سوخته در مقابل مواد تصفیه نشده. یک مطالعه موردی با تمرکز بر گلوله‌های تصفیه‌شده با بخار برای تولید برق در انتاریو، هزینه تولید بالاتر برای گلوله‌های منفجر شده با بخار ((10.2 USD/GJ) در مقایسه با گلوله‌های معمولی (USD 9.9/GJ) را گزارش کرد . تحلیل فنی اقتصادی (TEA ) توسط والدز  بر روی لایه برداری پوسته جو دو سر انجام شد و نشان داد که استفاده از توان مایکروویو به 50 درصد از هزینه تولید گلوله کمک می کند. از جمله دود مایع، به منظور تجاری سازی، مطالعه دیگری توسط شاهرخ و همکاران  گزارش داد که هزینه، از برداشت تا تأسیسات مشترک، بین 95 تا 105 دلار در تن برای گلوله های معمولی برآورد شده است. جنگل، ضایعات کشاورزی و محصولات انرژی)، در حالی که هزینه گلوله های بخار شده از 146 تا 156 دلار در تن بود، اندازه بهینه اقتصادی برای این دو نوع گلوله به ترتیب 190 و 250 تن در سال بود ، در ارزیابی اقتصادی مقایسه ای خود از گلوله های تروفی شده و معمولی، نشان دادند که گرما را می توان از احتراق گاز دودکش بازیابی کرد و بنابراین، هزینه تولید را می توان تا 10٪ کاهش داد. توسعه محصولاتی مانند اتانول سلولزی، بخار و نیروی حاصل از زیست توده اساس یک سناریوی استاندارد زیست پالایشگاهی در مقیاس بزرگ است. برای داشتن هزینه های تولید رقابتی، تولید محصولات متنوع بسیار ضروری است مطالعه ای توسط ترومبورگ و همکاران.  تجزیه و تحلیل سودآوری سیستم های حرارتی و برق ترکیبی در بازار نروژ نشان داد که برای اینکه سرمایه گذاری های CHP سودآور باشد (قیمت های پایه 2007)، هزینه های سرمایه گذاری باید 50٪ کاهش یابد و از طرف دیگر، قیمت برق باید کاهش یابد. 100 درصد افزایش یابد. علاوه بر این، هزینه های سوخت حیاتی ترین عامل برای بهبود اقتصادی نیروگاه های تولید همزمان است. هزینه تولید برق ممکن است با استفاده از گلوله های کاه به جای گلوله های چوبی تا 40 درصد کاهش یابد (با فرض قیمت گلوله تقریباً 15 یورو در مگاوات ساعت).

مواد شیمیایی مبتنی بر همی سلولز می توانند جایگزین محصولات ساخته شده از نفت در صنایع شیمیایی شوند. به عنوان مثال، مشتقات فوران (مانند فورفورال، هیدروکسی متیل فورفورال (HMF)) و اسیدها (به عنوان مثال، اسیدهای فرمیک، لوولینیک و استیک) را می توان از مایعات مواد لیگنوسلولزی پیش تیمار شده استخراج کرد . به منظور رقابت با فرآیند پتروشیمی، تولید در مقیاس بزرگ اسید لوولینیک (LA) از زیست توده به مواد اولیه کم‌هزینه مانند ضایعات چوب (تراشه‌های چوب، خاک اره و سایر باقیمانده‌ها) نیاز دارد . حدود 9 درصد از مواد اولیه اولیه در کارخانه های چوب بری به خاک اره تبدیل می شود. بنابراین، ارزش افزوده آن می تواند زنجیره های ارزش جدیدی را برای بخش جنگل جهانی ایجاد کند. یک پالایشگاه زیستی در مقیاس کوچک با ظرفیت سالانه 4.4 تن گلوله های بخار شده توسط Clauser و همکاران طراحی شد. ، که در آن مشروب سیاه از خاک اره کاج از پیش تیمار شده جمع آوری شده و برای جداسازی استفاده می شود. بازده محصولات 747 کیلوگرم گلوله، 57 کیلوگرم اسید لوولینیک، 23 کیلوگرم اسید فرمیک (FA)، 22 کیلوگرم فورفورال و 18 کیلوگرم اسید استیک در هر تن خاک اره خشک بود. هنگامی که گرما در سیستم ادغام شد، استفاده از بخار در طول تولید اسید لوولینیک کاهش یافت . اکثر فن آوری های پالایشگاه زیستی در مقیاس های نمایشی و آزمایشی در حال توسعه هستند. بنابراین، داده ها در مورد امکانات تجاری قابل دسترسی نیستند. مطالعات اقتصادی، تکنولوژیکی و زیست محیطی همگی برای طراحی این فرآیندها و سیستم ها مورد نیاز است. در یک ارزیابی فنی اقتصادی، فرآیند، همراه با یک مدل ورودی- خروجی، در نظر گرفته می شود . به منظور ارزیابی قابلیت دوام یک مجموعه خاص از فناوری فرآوری، هزینه و در دسترس بودن مواد اولیه در منطقه، فناوری‌های موجود و آینده که ممکن است برای ایجاد محصولات مورد نظر مورد استفاده قرار گیرند، و مدل‌های تعادل جرم و انرژی آن‌ها همگی می‌توانند استفاده شده. این به تخمین هزینه های سرمایه ای و عملیاتی کمک می کند. ظرفیت کارخانه بر درآمد و سودآوری تأثیر می گذارد. یک شاخص معتبر برای محاسبه سودآوری اولیه، نرخ بازده داخلی (IRR) است . از آنجایی که سرمایه‌گذاری‌هایی با IRR بالاتر سودآورتر از سایرین هستند، نرخ بازده داخلی یک عامل اقتصادی برای انتخاب با ارزش‌ترین پروژه بین دو یا چند پروژه سرمایه‌گذاری است . به منظور تعریف اندازه واحدها و شرایط عملیاتی آنها، و همچنین شناسایی شرایط عملیاتی حرارتی خودکار، یک تحلیل تکنواقتصادی بر مدل‌سازی و یکپارچه‌سازی فرآیند تکیه دارد. در مطالعاتی که مورد بررسی قرار گرفت، TEA برای مقایسه سناریوهای احتمالی تولید انرژی زیستی از خاک اره چوب و تجزیه و تحلیل بهترین سناریو از نظر هزینه و درآمد وجود نداشت. بنابراین، این مطالعه هزینه های سرمایه ای و عملیاتی و همچنین سایر تحلیل های اقتصادی تولید انرژی زیستی از خاک اره را گزارش می کند. این علاوه بر شبیه سازی چهار سناریوی تولید انرژی زیستی است.

تاریخ انتشار: 1403/04/13