Sol brine presentation Δημήτρης Ξεύγενος

Επιμορφωτική Ημερίδα: «Παιδαγωγικές προσεγγίσεις στο πλαίσιο

της μετανεωτερικότητας»

5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013 1

Δημήτρης Ξεύγενος, Μηχανολόγος Μηχανικός, ΕΜΠ

[email protected]

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ TOMEAΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΜΟΝΑΔΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Κάνοντας την αφαλάτωση φιλική στο περιβάλλον –

Έργο SOL-BRINE

mailto:[email protected]




Έργο SOL-BRINE

“Ανάπτυξη καινοτόμου και ενεργειακά αυτόνομου συστήματος επεξεργασίας της

άλμης από μονάδες αφαλάτωσης”

“ Development of an advanced, innovative energy autonomous system for the treatment of brine

from seawater desalination plants ”




Το έργο SOL-BRINE συγχρηματοδοτείται από το ευρωπαϊκό χρηματοδοτικό εργαλείο για το περιβάλλον LIFE+

Προϋπολογισμός Έργου: 1.209.689,00 €

o Χρηματοδότηση ΕΕ: 604.844,00 €

o Χρονική Διάρκεια: 39 μήνες

01/10/2010 – 31/12/2013

SOL-BRINE: Χρηματοδότηση




SOL-BRINE: Εταίροι του έργου

Culligan Hellas ΑΕΒΕ

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Ε.Μ.Π.) Σχολή Χημικών Μηχανικών Μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης & Τεχνολογίας(ΜΠΕΤ)

Δήμος Τήνου Συντονιστής Δικαιούχος του έργου

http://www.uest.gr/




Ο βασικός στόχος του έργου είναι:

“Ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη, η λειτουργία, η επίδειξη, η

βελτιστοποίηση και η αξιολόγηση ενός ενεργειακά αυτόνομου

πιλοτικού συστήματος με σκοπό την επεξεργασία της άλμης

από μονάδες αφαλάτωσης, παράγοντας νερό υψηλής

ποιότητας και στερεό άλας εμπορικής αξίας”

SOL-BRINE: Βασικός Στόχος




Αναπτυξιακοί Στόχοι της Χιλιετίας (2015)

Οι οκτώ «Αναπτυξιακοί Στόχοι της Χιλιετίας» (ΑΣΧ) που έχουν τεθεί από τα Ηνωμένα έθνη συνιστούν ένα σχέδιο ανάπτυξης με ορίζοντα το 2015. Το σχέδιο αυτό έχει υιοθετηθεί από όλες τις χώρες και τους κυριότερους αναπτυξιακούς οργανισμούς σε παγκόσμιο επίπεδο.

Πηγή: http://www.un.org/millenniumgoals/environ.shtml

Ο στόχος έχει επιτευχθεί μία πενταετία νωρίτερα από το επιδιωκόμενο χρονοδιάγραμμα (2010 αντί 2015), ωστόσο το πρόβλημα παραμένει.

http://www.un.org/millenniumgoals/environ.shtml

http://www.un.org/millenniumgoals/environ.shtml




2013: Έτος Διεθνούς Συνεργασίας για το Νερό

Το Δεκέμβριο του 2012, τα Ηνωμένα Έθνη ανακηρύξαν το έτος 2013 ως το Έτος Διεθνούς Συνεργασίας για το Νερό

Τα Ηνωμένα Έθνη αναγνωρίζουν πως η συνεργασία σε θέματα διαχείρισης των υδάτινων πόρων είναι απαραίτητη για την επίτευξη ίσης εκμετάλλευσης του πολύτιμου αυτού πόρου. Αξίζει να σημειωθεί πως σήμερα, 783 εκατομμύρια άνθρωποι παραμένουν χωρίς ασφαλή πρόσβαση σε πόσιμο νερό. Ακόμη, πολλοί περισσότεροι καταναλώνουν νερό το οποίο δεν είναι ασφαλές προς πόση.

8

Έλλειψη/σπανιότητα πόσιμου νερού (water stress) στη Μεσόγειο Θάλασσα




Κατανομή παραγωγής νερού από αφαλάτωση στις Μεσογειακές χώρες




Μονάδες αφαλάτωσης στη Μεσόγειο (2011)

Μόνο η Ισπανία, η Αλγερία και το Ισραήλ παράγουν 7,639,102 m3 πόσιμου (65.6%) νερού, το οποίο μεταφράζεται σε πάνω από 14,000,000 κυβικά μέτρα άλμης σε ημερήσια βάση.

Κάποιες χώρες της Μεσογείου όπως η Κύπρος και η Μάλτα βασίζονται κυρίως στην αφαλάτωση, ενώ το ίδιο συμβαίνει και με την περίπτωση της Ελλάδας στο νησιωτικό χώρο.

Πηγή: Juan Canovas Cuenca, Σεπτέμβριος 2012




Χρήσεις Νερού στην Τήνο




Πηγές πόσιμου νερού (Χώρα Τήνου)




Το νερό της αφαλάτωσης (δύο μονάδες αντίστροφης όσμωσης), το οποίο παράγεται στην περιοχή του Αγίου Φωκά, μεταφέρεται μέσω του υπόγειου δικτύου και καταναλώνεται αποκλειστικά στην περιοχή της Χώρας του νησιού.

Οι μονάδες αφαλάτωσης του Αγίου Φωκά εκτιμάται ότι παρέχουν περίπου το 60% κατά μέσο όρο του πόσιμου νερού στη χώρα του νησιού, ενώ υπάρχουν περίοδοι (κυρίως το καλοκαίρι) που το ποσοστό αυτό αγγίζει έως και το 80%.

Χρήσεις Νερού στην Τήνο




Η κατάσταση αυτή δεν αποτελεί εξαίρεση, αλλά τυπικό παράδειγμα για τα νησιά της χώρας μας. Κατά συνέπεια, ο ρόλος που διαδραματίζει η αφαλάτωση για την υδροδότηση των νησιών είναι πολύ σημαντικός τόσο για τη κοινωνική αλλά και την οικονομική ζωή των κατοίκων.

Η αναγκαιότητα όμως της αφαλάτωσης ως λύση για την υδροδότηση των νησιών μας φέρει και την επακόλουθη ανάγκη για λύση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που δημιουργούνται, με κυριότερο το πρόβλημα διαχείρισης της άλμης.

Χρήσεις Νερού στην Τήνο (2)



5ο ΓΕ.Λ Αμαρουσίου, 04 Νοεμβρίου 2013

Καινοτόμο, ενεργειακά αυτόνομο σύστημα

επεξεργασίας της άλμης (σύστημα SOL-BRINE)




Περιοχή υλοποίησης του έργου

Το έργο υλοποιείται στο χώρο της αφαλάτωσης του νησιού της Τήνου, στην περιοχή του Αγίου Φωκά (περίπου 2 km από τη Χώρα)




SOL-BRINE: Μεθοδολογία

Βιβλιογραφική επισκόπηση των τεχνικών μηδενικής απόρριψης σε παγκόσμιο επίπεδο – Έχει ολοκληρωθεί

Σχεδιασμός του καινοτόμου συστήματος επεξεργασίας της άλμης – Έχει ολοκληρωθεί

Κατασκευή και εγκατάσταση του ενεργειακά αυτόνομου πιλοτικού συστήματος επεξεργασίας της άλμης – Έχει ολοκληρωθεί

Λειτουργία και βελτιστοποίηση του συστήματος – Εν εξελίξει

Συνολική αποτίμηση της περιβαλλοντικής και οικονομικής επίδοσης του πιλοτικού συστήματος – Ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) – Προτάσεις ανάπτυξης συστήματος μεγάλης κλίμακας - Εν εξελίξει




Κύριες συνιστώσες

του συστήματος

(στάδια επεξεργασίας)




Κύρια μέρη του συστήματος:

Εξατμιστήρας

Κρυσταλλωτήρας

Ξηραντήρας

Μηδενική Απόρριψη Υγρών Αποβλήτων Zero Liquid Discharge




Εξατμιστήρας (1/3)

Η άλμη οδηγείται με τη βοήθεια φυγοκεντρικής αντλίας από το φρεάτιο εξόδου της αφαλάτωσης στην πρώτη βαθμίδα εξάτμισης του πιλοτικού συστήματος (συγκέντρωση ~ 7%)

Στο πρώτο στάδιο επεξεργασίας επιτυγχάνεται η απομάκρυνση και μετέπειτα ανάκτηση της μεγαλύτερης ποσότητας αποσταγμένου νερού.

Η θερμική ενέργεια που απαιτείται για τη διεργασία της εξάτμισης προσφέρεται από πεδίο ηλιακών συλλεκτών κενού (ονομαστική ισχύς ~ 10 kWth), το οποίο προσφέρει ζεστό νερό θερμοκρασίας γύρω στους 80οC.




Κρυσταλλωτήρας (2/3)

Η επεξεργασμένη άλμη οδηγείται από τον εξατμιστήρα με τη βοήθεια αντλίας στον κρυσταλλωτήρα σε κατάσταση κορεσμού (TDS ~ 26%), όπου πραγματοποιείται περαιτέρω εξάτμιση του νερού μέχρι τη δημιουργία υδαρούς λάσπης (υπόλειμμα κρυστάλλωσης).

Οι ενεργειακές του απαιτήσεις (απαιτούμενη ηλεκτρική ισχύς: ~2kWe) προσφέρονται από φωτοβολταϊκή γεννήτρια.




Ξηραντήρας (3/3)

Το υπόλειμμα κρυστάλλωσης μεταφέρεται από τον κρυσταλλωτήρα στον ξηραντήρα με χειροκίνητο τρόπο όπου και απλώνεται κατάλληλα, ώστε να δημιουργηθεί ομοιόμορφο πάχος του στρώματος προς ξήρανση.

Ο ηλιακός ξηραντήρας απομακρύνει την υγρασία από το υπόλειμμα κρυστάλλωσης με φυσικό τρόπο.




Ενεργειακή τροφοδοσία

του συστήματος







Ενεργειακή τροφοδοσία του συστήματος:

Θερμική ενέργεια: οι θερμικές ανάγκες εξάτμισης στην πρώτη βαθμίδα προσφέρονται από ηλιακούς συλλέκτες κενού (ζεστό νερό @ 80οC)

Ηλεκτρική ενέργεια: οι ηλεκτρικές ανάγκες (αντλίες, αντλία θερμότητας) προσφέρονται από φωτοβολταϊκό σύστημα

Ηλεκτρική ενέργεια από φωτοβολταϊκή γεννήτρια




Συλλέκτες κενού(1/2)

Ονομαστική ισχύς: 10 kW

Τύπος: Συλλέκτες κενού ειδικού σχεδιασμού

Αποθήκευση: Υλικά αλλαγής φάσης (Phase Change Material, PCM)

Το ηλιακό πεδίο συλλεκτών προσφέρει τη θερμική ισχύ που απαιτείται για τη

λειτουργία της πρώτης βαθμίδας του εξατμιστήρα. Η ισχύς που χρειάζεται η

δεύτερη βαθμίδα προσφέρεται από τη συμπύκνωση του ατμού που παράγεται

κατά τη διεργασία επεξεργασίας της άλμης, επιτυγχάνοντας έτσι εξοικονόμηση

ενέργειας περίπου κατά 50%.




Φωτοβολταϊκό Σύστημα(2/2)

Ονομαστική ισχύς: 3kW

Τύπος: Μονοκρυσταλλικού πυριτίου

Αποθήκευση: Μία ημέρα αυτονομίας

Το φωτοβολταϊκό σύστημα προσφέρει την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για

τη λειτουργία του συστήματος, συμπεριλαμβάνοντας την ισχύ για τη λειτουργία

των αντλιών και του κρυσταλλωτήρα, με το δεύτερο να συνιστά το μεγαλύτερο

ηλεκτρικό φορτίο του συστήματος (~2 kW). Σημειώνεται πως ο κρυσταλλωτήρας

είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε να επιτυγχάνει εξοικονόμηση ενέργειας με τη χρήση

αντλίας θερμότητας (λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα).




Προϊόντα συστήματος







Προϊόντα του συστήματος (ημερήσια βάση):

Τροφοδοσία: το σύστημα κατά τη λειτουργία του δέχεται 500 kg άλμης (TDS ~ 7%)

Απόσταγμα: 365 kg (εξατμιστήρας) + 65kg (κρυσταλλωτήρας) = 430kg νερού

Στερεό Άλας: 35 kg άλας

Στερεό Άλας




Σύστημα SOL-BRINE

Σύστημα Επεξεργασίας Άλμης SOL-BRINE

Δυναμικότητα: 2 m3 / ημέρα

Ανάκτηση Νερού: >90%

Ποιότητα Νερού (TDS): < 100 ppm (προδιαγραφές ~ απιονισμένου)

Στερεό Άλας ~ 95% NaCl

Ενεργειακό σύστημα: Πλήρης αυτονομία με χρήση ΑΠΕ (ηλιακή

ενέργεια)

Αυτοματισμός

Πλήρης αυτοματοποιημένη λειτουργία με

χρήση SCADA (δυνατότητα απομακρυσμένου

ελέγχου)

32

Τυπική ποιότητα νερού τροφοδοσίας

Συγκέντρωση (mg/l ως ιόν)

Ονομασία Θαλασσινό Νερό Νερό από

αφαλάτωση

Άλμη

(τροφοδοσία πιλοτικού)

NH4+ + NH3 0.00 0.00 0.00

K 415.00 1.89 714.39

Na 13202.92 51.93 22,733.95

Mg 1480.00 1.43 2,551.58

Ca 560.00 0.53 965.47

Sr 8.00 0.01 13.79

Ba 0.01 0.00 0.02

CO3 5.59 0.00 13.01

HCO3 180.44 1.06 303.45

NO3 2.10 0.09 3.56

Cl 23922.20 85.64 41,197.47

F 0.50 0.00 0.86

SO4 2726.66 0.98 4,702.06

SiO2 3.00 0.02 5.16

Boron 4.50 0.68 7.27

CO2 3.83 4.41 5.98

TDS 42532.16 147.46 73,246.35

pH 7.40 5.57 7.54

TDS ~ 7%




Ευχαριστώ για την προσοχή σας!

Άγιος Φωκάς, Τήνος,

2η Επίδειξη Συστήματος, 21/09/2013

Documents

Sol brine presentation Δημήτρης Ξεύγενος