title: Διερεύνηση μεθόδων αξιοποίησης τοπικών πηγών για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών σε βιομηχανία τροφίμων – μια τεχνοοικονομική προσέγγιση
title: Integration of multiple local energy resources in a food industry - a techno-economic analysis
Creators: name: Κωτακιδης Ξενοφων
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Energy consumption in the food industry is heavily dependent on fossil fuels resulting in high greenhouse gas (GHG) emissions. Concurrently, the annual energy consumption in the food sector is expected to increase further due to the continuous global population growth. In this light, the integration of Renewable Energy Sources (RES) and the adoption of energy efficiency measures in every stage of product development can be recognized as of crucial importance. This Diploma Thesis is focused on the investigation and development of a hybrid energy system (HES) to meet the energy needs of a local bakery industry. Specifically, the proposed energy solution enables the higher penetration of RES (e.g., solar irradiation potential) as well as the exploitation of the residues from the rural activities (e.g., olive-trees pruning, tomato crops waste) taking place in the study area. The developed HES consists of technologies such as an anaerobic digestion reactor, PV system, wind turbines, gasification and CHP units. Moreover, this study aims to examine the operational aspects of the proposed system to achieve an optimal balance between RES penetration, energy cost and ecological footprint. In this context, a holistic approach was designed for a local Bakery Industry, with total annual electricity and heat consumption of 1,058 MWh and 3,036 MWh, respectively. To this end, a proper methodological framework was developed to formulate and model alternative scenarios correlating the data collected for the production processes, climatic conditions, biomass potential in the study area, as well as the data of energy consumption. Following, the developed energy-based scenarios for the HES were simulated, analysed and compared using commercially available software. The obtained results indicate that the evolved energy solution could realise the green energy transition in the food industry taking advantage of high-RES penetration to minimise the energy costs and ecological footprint.
description: Η ενεργειακή κατανάλωση στην βιομηχανία τροφίμων βασίζεται κυρίως σε ορυκτά καύσιμα και αποτελεί βασική αιτία εκπομπής των αερίων του θερμοκηπίου. Επιπλέον, η συνολική κατανάλωση ενέργειας της βιομηχανίας τροφίμων προβλέπεται να αυξηθεί λόγω του αυξανόμενου πληθυσμού. Συνεπώς η αναγκαιότητα της αξιοποίησης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), καθώς επίσης και η εφαρμογή μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας σε κάθε στάδιο της παραγωγικής διαδικασίας αναγνωρίζεται ως ιδιαίτερα σημαντική. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζεται στη μελέτη των διαφορετικών πτυχών ενσωμάτωσης ενός υβριδικού ενεργειακού συστήματος (ΥΕΣ) για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών μιας βιομηχανίας προϊόντων άρτου. Πιο συγκεκριμένα, η προτεινόμενη ενεργειακή λύση του ΥΕΣ προκρίνει την χρήση του τοπικού δυναμικού ΑΠΕ (π.χ. ηλιακή και αιολική ενέργεια), καθώς και την ενεργειακή αξιοποίηση γεωργικών υπολειμμάτων (π.χ. απόβλητα θερμοκηπιακών καλλιεργειών τομάτας, κλαδέματα ελιάς), η οποία συνδυάζει τις δυνατότητες της μεθόδου της αναερόβιας χώνευσης, των φωτοβολταϊκών και αιολικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας, της αεριοποίησης και της συμπαραγωγής. Ειδικό στόχο της μελέτης συνιστά η βελτιστοποιημένη λειτουργία του προτεινόμενου συστήματος ΥΕΣ με αυξημένη διείσδυση των ΑΠΕ, μειωμένο κόστος χρήσης ενέργειας και μείωση του αποτυπώματος άνθρακα. Στο πλαίσιο της μελέτης, αναπτύχθηκε μια ολοκληρωμένη λύση για μια τοπική βιομηχανία προϊόντων άρτου, με ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας ίση με 1,058 MWh και 3,036 MWh, αντίστοιχα. Για την επίτευξη των ερευνητικών στόχων της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκε κατάλληλη μεθοδολογία, μέσω της οποίας αξιοποιήθηκαν τα δεδομένα της παραγωγικής διαδικασίας, των κλιματικών συνθηκών, της διαθεσιμότητας βιομάζας στην περιοχή μελέτης, καθώς και τα δεδομένα κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας με σκοπό τη διαμόρφωση και μοντελοποίηση σεναρίων λαμβάνοντας υπόψη το διαθέσιμο δυναμικό ΑΠΕ και των ενεργειακών αναγκών. Εν συνεχεία, η ενεργειακή ανάλυση των εναλλακτικών σεναρίων για την σύνθεση του ΥΕΣ, πραγματοποιήθηκε μέσω της προσομοίωσης σε συμβατό λογισμικό Η/Υ. Τα αποτελέσματα τα οποία εξήχθησαν, δείχνουν ότι το προτεινόμενο ΥΕΣ μπορεί να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες της περίπτωσης μελέτης, με ρεαλιστικό κόστος ενέργειας και αυξημένη διείσδυση των ΑΠΕ, συμβάλλοντας ουσιαστικά για τη μείωση του τελικού οικολογικού αποτυπώματος της.