Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Biometāna ražošanas un piegādes sistēmas ekodizains

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Nav zināms
Aizstāvēšana: 08.06.2017 14:00, Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē, Āzenes ielā 12/1, 115. auditorijā
Publikācijas valoda Latviešu (lv)
Nosaukums oriģinālvalodā Biometāna ražošanas un piegādes sistēmas ekodizains
Nosaukums angļu valodā Ecodesign of Biomethane Production and Supply System
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.7. Vides inženierija un enerģētika
Autori Māra Rēpele
Atslēgas vārdi Ekodizains, biometāns, sistēmdinamikas modelēšana, atjaunojamie energoresursi, ilgtspējīga energoapgāde
Anotācija Promocijas darbs izstrādāts Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātes Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūtā laika posmā no 2009. līdz 2016. gadam. Promocijas darba mērķis ir veikt biometāna ražošanas un piegādes sistēmas ekodizainu, lai samazinātu dabasgāzi izmantojošo ražošanas procesu ietekmi uz vidi un sekmētu atjaunojamo energoresursu izmantošanas pieaugumu Latvijas energoapgādē. Darba mērķa sasniegšanai noteiktie uzdevumi: - raksturot būvmateriālu rūpniecības nozares produkta ietekmi uz vidi ekodizaina vajadzībām, lai noteiktu dzīves cikla posmus un procesus, kas rada lielāko ietekmi uz vidi; - izvērtēt dabasgāzes atjaunojamo energoresursu alternatīvu ietekmes uz vidi aspektus, veicot to dzīves cikla analīzi; - veikt biometāna ražošanas un piegādes sistēmas dzīves cikla analīzi un tehniski ekonomisko novērtējumu; - izveidot biometāna ražošanas un piegādes sistēmas atbalsta mehānisma sistēmdinamikas modeli un veikt scenāriju analīzi, lai noteiktu optimālo atbalsta mehānisma risinājumu. Promocijas darba struktūra. Ievadā akcentēta darba novitāte un pētījuma aktualitāte, definēts pētījuma mērķis un noteikti darba uzdevumi, kā arī sniegta informācija par atjaunojamo energoresursu nozīmi nākotnē. Pirmajā nodaļā veikta dzīves cikla analīze vienai no Latvijas tautsaimniecībā nozīmīgas rūpniecības nozares ražotnēm, kam ir raksturīgs relatīvi liels energoresursu patēriņš. Novērtējuma mērķis ir noteikt ražošanas posmus un faktorus, kuriem ir lielākā ietekme uz vidi, lai izvirzītu ekodizaina uzdevumus. Novērtējums veikts, izmantojot SimaPro dzīves cikla analīzes datorprogrammu un ReCiPe ietekmes novērtēšanas metodi. Aprēķinu rezultātā secināts, ka ražošanas procesā >75% no kopējās ietekmes uz vidi rodas dabasgāzes izmantošanas dēļ. Otrajā nodaļā veikts kurināmā alternatīvu novērtējums rūpniecībā izmantojamās dabasgāzes aizstāšanai. Izmantojot GEMIS datubāzi, SimaPro dzīves cikla analīzes datorprogrammu un ReCiPe ietekmes novērtēšanas metodi, analizēts un salīdzināts biosintētiskās dabasgāzes, biometāna, pirmās un otrās paaudzes biodegvielas un dabasgāzes vides sniegums. Iegūtie rezultāti norāda, ka visnozīmīgākais ietekmes uz vidi samazinājums būtu panākams, ja ražošanā dabasgāzi aizstātu ar biometānu. Trešajā nodaļā aprakstīti rezultāti, kas iegūti, veicot dzīves cikla analīzi biometāna piegādei rūpnieciskajiem patērētājiem, izmantojot dabasgāzes infrastruktūru. Novērtēta biometāna transportēšanas, ietverot pieslēguma infrastruktūras izbūvi, ietekme uz vidi, kā arī noteiktas decentralizētā biogāzes ražotnē iegūta un dabasgāzes tīklā ievadīta biometāna izmaksas. Izvērtējot dzīves cikla analīzes rezultātus, secināts, ka gāzes piegādes infrastruktūra ir nozīmīgs faktors, kas būtu jāņem vērā, plānojot un ierīkojot biometāna ražošanas un piegādes sistēmas. Tehniski ekonomiskā novērtējuma rezultāti norāda, ka biometāna ražošanas un piegādes vienības izmaksas šobrīd nav konkurētspējīgas ar dabasgāzes cenu, tādēļ, lai 3 investīcijas biometāna ražošanas un piegādes sistēmā būtu ekonomiski pamatotas, ir nepieciešams finansiāls atbalsts. Ceturtajā nodaļā aprakstīta Eiropas valstu pieredze atjaunojamo energoresursu atbalsta mehānismu ieviešanā un izmantošanā. Izvērtējot šo pieredzi, izstrādāts biometāna ražošanas un piegādes atbalsta mehānisma sistēmdinamikas modelis, kas ir pārbaudīts Latvijas apstākļos. Veikts atbalsta mehānisma modeļa nenoteiktības novērtējums ar jutības analīzi. Nenoteiktības novērtējuma rezultāti parāda, ka ar modeļa palīdzību iespējams iegūt rezultātus ar relatīvi mazu izkliedi, neraugoties uz galveno rezultātu ietekmējošo faktoru būtiskām izmaiņām. Tādēļ var uzskatīt, ka izstrādātais modelis ir piemērojams biometāna ražošanas un piegādes atbalsta mehānisma izveidē un analīzē. Secinājumu daļā akcentēti galvenie pētījuma rezultāti un sniegtas atbildes uz pētījuma uzdevumiem. Literatūras sarakstā dots izmantoto informācijas avotu bibliogrāfiskais apraksts.
Anotācija angļu valodā The aim of this Doctoral Thesis is to perform an eco-design of the biomethane production and supply system, to reduce environmental impact caused by the natural gas-using industrial processes and to promote the use of renewable energy sources in Latvia’s energy supply system. To reach the objective of the Thesis, such a tasks were set: - To characterize environmental impact of building material in order to identify the life cycle stages and processes which create the most significant environmental impacts. - To evaluate environmental aspects of renewable energy alternatives for replacement of natural gas, via life-cycle analysis. - Perform life-cycle analysis, and technical and economic assessment of the biomethane production and supply system. - To create a model, with the assistance of which it would be possible to devise policy to support biomethane production and supply and to perform a scenario analysis to determine the optimal solution for the support mechanism. Structure of the Thesis. Introduction: novelty and topicality of the research is emphasized in this chapter; as well as objective of the study is defined and tasks are set; and the vision of the significance of renewable energy sources in the future is decribed. First chapter: life-cycle analysis of plant, which uses natural gas as a fuel, was carried out; calculations were made and production stage which generates the greatest environmental impact was identified; and solutions for improvement were defined. Life-cycle analysis was performed using SimaPro software and ReCiPe impact assessment method. The calculation results shows, that the environmental impact caused due to the use of natural gas, is more than 75% of the total environmental impact of production. Second chapter: an evaluation of environmental impact of renewable energy alternatives for replacement of natural gas was carried out using GEMIS database and SimaPro software, and ReCiPe impact assessment method. Environmental performance of biosythetic natural gas, biomethane, the first and the second-generation biofuel, and natural gas was compared. The results indicate, that the most significant reduction in environmental impact could be achieved, if natural gas is substituted by biomethane. Third chapter: results of the life-cycle analysis and economic assessment of the biomethane supply system were described. The environmental impact of biomethane transportation, including connection to grid, was assessed, and the costs of biomethane produced and injected into the grid were calculated. Results of the life-cycle analysis show that the gas supply infrastructure is an important factor that should be taken into account when biomethane production and supply systems are panned and installed. The results also indicate that the biomethane production and supply shall be supported finacially, if it is to be competitive with the price of natural gas. Fourth chapter: the experience of European countries of the implementation and use of renewable energy support mechanisms is desribed. And a system dynamic model for the biomethane production and supply support mechanism was developed, which has been tested for conditions in Latvian. Risk assessment with sensitivity analysis for different scenarios was conducted. Results of the sensitivity analysis show, that in spite changes of the main factors, it is possible to get results with a relatively small dispersion when using the development system 5 dynamic model. Therefore, it can be assumed that the developed system dynamic model can be considered plausible and applicable to create and analyze the biomethane production and supply support mechanism. Conclusions: the key results of the study are highlighted and answers to the study objective and tasks are provided. The list of references with a bibliographic description is included.
Atsauce Rēpele, Māra. Biometāna ražošanas un piegādes sistēmas ekodizains. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2017. 166 lpp.
Pilnais teksts Pilnais teksts
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 25475