Ολοκληρωμένη διαχείριση ελαιοκράμβης στη Δυτ. Μακεδονία ως ενεργειακού φυτού για παραγωγή βιοκαυσίμου και βιομάζας
Creators: name: Χατζηαυγουστής, Θεόδωρος Στ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Ελαιοκράμβη
Βιοντίζελ
Βιομάζα
Πυρόλυση, αεριοποίηση
Rapeseed
Biodiesel
Biomass
Pyrolysis, gasification

description: Στην τρέχουσα συγκυρία, παγκόσμια βασικές προτεραιότητες αποτελούν το κλίμα και η ενέργεια. Η αλλαγή του κλίματος έχει πλέον εμφανή αποτελέσματα που επεκτείνονται από την αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι την άνοδο της στάθμης της θάλασσας σαν αποτέλεσμα της τήξης των πολικών παγετών καθώς και η όλο και συχνότερη εμφάνιση ακραίων καιρικών φαινομένων. Η Ελλάδα ακολουθώντας τις οδηγίες της ΕΕ αλλά και άλλες διακρατικές συμφωνίες και πρωτόκολλα για περιβαλλοντική προστασία, μείωση των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα και την ανάπτυξη-διείσδυση των ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο κάνει σημαντικά βήματα προς αυτή την κατεύθυνση. Μάλιστα τα τελευταία χρόνια δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στα «ενεργειακά φυτά» για παραγωγή βιοντίζελ και βιομάζας προς αντικατάσταση εισαγόμενων καυσίμων καθώς και στην υποχρέωση ανάμειξης του με το συμβατό πετρέλαιο κίνησης . Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε μια έρευνα σχετικά με την υφιστάμενη κατάσταση στα βιοκαύσιμα , την απαίτηση σε καλλιεργήσιμη γη και την αναλυτικότερη παρουσίαση του βιοντίζελ. Παρουσιάζεται η ελαιοκράμβη και αναλυτικά η καλλιέργεια της. Ακολούθησε το ερευνητικό μέρος με την διερεύνηση της καλλιέργειας ελαιοκράμβης στην περιοχή της Δυτικής Μακεδονίας. Έγινε ιδιαίτερη προσπάθεια ώστε οι τοπικοί καλλιεργητές να χρησιμοποιήσουν τον υπάρχοντα αγροτικό εξοπλισμό τους. Το ιδιόμορφο ανάγλυφο της περιοχής, το ιδιαίτερο μικροκλίμα της και οι οριακές θερμοκρασιακές μεταβολές, έκαναν δύσκολη αλλά και πολύ ενδιαφέρουσα την ολοκλήρωση του εγχειρήματος. Εξετάστηκαν διάφορα υβρίδια σε συνδυασμό με τις κλιματολογικές συνθήκες, τις εδαφολογικές αναλύσεις, τη λίπανση, τις στρεμματικές αποδόσεις, την υγρασία του καρπού καθώς και την περιεκτικότητα σε έλαια. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των καλλιεργειών με τα συμπεράσματα και ο σχολιασμός με διάφορες προτάσεις. Στη συνέχεια έγινε σύγκριση και εμβάθυνση σχετικά με την ελαιοκράμβη και τις συνήθεις “ενεργειακές καλλιέργειες” ηλίανθος , βαμβάκι και σόγια, στις δυνατότητες χρήσης των στερεών υπολειμμάτων που απομένουν αναξιοποίητα στους αγρούς και αποτελούν μια πρώτη ύλη μηδενικής ή και αρνητικής αξίας ως στερεά βιοκαύσιμα για την παραγωγή ενέργειας. Ακολούθησε πειραματική διερεύνηση των φυσικών ιδιοτήτων των παραγόμενων μεθυλεστέρων (βιοντίζελ) όπως και των επιπτώσεων της χρήσης τους σε οχήματα (εκπομπές ρύπων). Συμπερασματικά η καλλιέργεια της χειμερινής ελαιοκράμβης παρουσιάζει καλή προσαρμοστικότητα στις εδαφολογικές και κλιματολογικές συνθήκες της Δυτ. Μακεδονίας. Είναι γενικά μια εύκολη καλλιέργεια χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις και μπορεί να καλλιεργηθεί σε λιγότερο γόνιμα εδάφη και να αποδώσει ικανοποιητικά. Η ποιότητα του βιοαερίου που προκύπτει από τα υπολείμματα της ελαιοκράμβης, όσον αφορά την κατωτέρα θερμογόνο δύναμη του μπορεί να χαρακτηριστεί ως μέση (medium heating value gases), το καθιστά αξιοποιήσιμο για παραγωγή βιοαερίου και ενέργειας σε μηχανές εσωτερικής καύσης και τουρμπίνες αερίου. Στην αεριοποίηση τα υπολείμματα ελαιοκράμβης δίνουν αέριο σύνθεσης, με θερμογόνο δύναμη 10.1 MJ/Nm3. Η πυρόλυση γενικά πλεονεκτεί και δίνει αέριο σύνθεσης με θερμογόνο δύναμη 14,1 – 14,4 MJ/Nm3. Επίσης σαν γενικότερο συμπέρασμα μπορεί να διατυπωθεί ότι τα μίγματα βιοκαυσίμων-ντίζελ σε αναλογία 10% και 90% αντίστοιχα, μπορούν να εφαρμοστούν σε diesel κινητήρες νεότερης τεχνολογίας (τύπου common rail), χωρίς να έχουν καμία επίδραση στη λειτουργία του κινητήρα και στις εκπομπές ρύπων. Η εφαρμογή μιγμάτων υψηλότερων συγκεντρώσεων προϋποθέτει έλεγχο της καταλληλότητας του κινητήρα και πρέπει να πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες του κάθε οχήματος.
description: In the current juncture, global key priorities are climate and energy. Climate change has the most visible results extending from global warming to the rise of the sea level, which are results of the polar frosts melting and the increasing occurrence of extreme weather phenomena. Greece following EU directives and other intergovernmental agreements and protocols on environmental protection, reduction of CO2 emissions to the atmosphere and development of RES in the energy balance made significant steps in this direction. Indeed in the last few years there is given special emphasis on "energy plants" to produce biodiesel and biomass to replace imported fuels and blending requirement of the compatibility diesel. In this thesis, there is presented a survey on the current situation on biofuels in general, the requirement of arable land and also there is a more detailed presentation of biodiesel. In general there is presented rapeseed and its’ analytically cultivation. The research part to the investigation of the rape cultivation in the West Macedonia region follows. A particular effort has been made so that local growers were able to use the already existing agricultural equipment. The peculiar terrain, the microclimate and the temperature changes, made difficult but also very interesting the completement of this project. We examined various hybrids combined with the climatic conditions, soil analyzes, fertilization, the yields, moisture of the rapeseed and its oil content. We present the results of cultures with the conclusions and commenting on various proposals. Then we compared and deepened on rapeseed and the usual "energy crops" sunflower, cotton and soybeans, the possibilities of use of solid residue remaining untapped in the fields and form a feedstock of zero or negative value as solid biofuel for energy production. The experimental investigation of physical properties of the resulting methyl esters (biodiesel) as well as the impact of their use on vehicles (emissions) follows. In conclusion, the cultivation of winter rape has good adaptability to soil and climatic conditions of the West Macedonia. It is generally an easy crop undemanding and can be grown in less fertile soils and perform satisfactorily. The quality of biogas obtained from the remains of rapeseed, as regards the lower calorific value can be described as average (medium heating value gases), makes it usable for biogas and energy production in internal combustion engines and gas turbines. In the gasification rape residues give synthesis gas with calorific value 10.1 MJ / Nm3. Pyrolysis is generally advantageous and gives synthesis gas with calorific value 14,1 - 14,4 MJ / Nm3. Also as a general conclusion is that biofuel-diesel blends at 10% and 90%, respectively, can be applied to modern technology diesel engines (type common rail), without having any effect on engine operation and emissions. The application of higher concentrations of mixtures involves controlling the engine relevance and should be made only if we take into account the specificities of each vehicle.